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高品质PD电源的设计

    

一、 PD电源产生的背景

1)把各种手机充电器、适配器统一成一种多用途、多功能的电源。

 2)“让用电器去告诉充电器该输出什么”(快充协议)。

 3)实现快充功能。

 4)统一纷乱的快充市场标准。

 5)统一输出(输入)接口,TYPE-C

USB- Power Delivery(USB PD)是目前主流的快充协议之一。是由USB-IF组织制定的一种快速充电规范。USB PD通过USB电缆和连接器增加电力输送,扩展USB应用中的电缆总线供电能力。该规范可实现更高的电压和电流,输送的功率最高可达100瓦,并可以自由的改变电力的输送方向。由于电力可以双向流动,因此能够在不同设备之间共享电力,甚至用一部手机为另一部手机充电。

二、功率的传输过程说明

引入功率传输 (PowerDelivery, PD) 协议以后,源端和吸端之间关于总线电压和电流的通讯通过在 CC(channelconfiguration) 线上传输串行BMC编码来完成。

系统从源端到吸端的系统框图如下图所示:

吸端和源端之间在CC线上进行的通讯如下:

1. 吸端申请获得源端的能力数据。

2. 源端提供它的能力数据信息。

3. 吸端从源端提供的能力数据信息中选出适当的电源配置参数并发出相应的请求。

4. 源端接受请求并将总线电压修改成相应的参数。

    在总线电压变化期间,吸端的电流消耗会保持尽可能地小。

    源端提升总线电压的过程是按照定义好的电压提升速度来进行的。

5. 总线电压达到最后的数值以后,源端会等待总线电压稳定下来,再发送出一个电源准备好信号(PS-RDY)。

6. 吸端收到电源准备好信号后,吸端就可以增加其电流消耗了(开始快充)。

  当吸端希望总线电压降低的时候,同样的通讯过程也会发生。

7. 在总线电压下降期间,源端会激活一个分流电路,通过主动的总线放电使总线电压快速降低。达到额定值以后,源端会等待一段稍长的时间让总线电压稳定下来,然后再送出一个电源准备好信号通知吸端。

这样的通讯方法可确保总线上的任何电源变化都落在源端和吸端的能力范围内,避免出现不可控的状况。当 Type-C电缆的连接被断开时,总线上的电源也被关断,任何新开始的连接都会进行电缆连接检测,电压也总是处于 5V,这样就可以避免在电缆接通时有高电压从一台设备进入另一台设备 。

三、 PD协议电源功率配置

四、VCC供电解决方式


五、反馈环路稳定性















六、输出采用MOS隔离




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