1.前言

目前具有 USB 供電 (PD) 功能的 USB Type-C? 端口正在成為為單節(jié)和多節(jié)電池供電設(shè)備充電的標(biāo)準(zhǔn)端口。

無線揚(yáng)聲器、移動(dòng)電源和電動(dòng)工具等應(yīng)用已經(jīng)從專有充電端口、傳統(tǒng) USB 端口和桶形插孔端口過渡到標(biāo)準(zhǔn)化 USB PD 端口。

USB PD 為快速方便的充電提供了一種通用的替代方案，用戶無需隨身攜帶多個(gè)適配器或電纜——幫助設(shè)計(jì)工程師創(chuàng)建更小的應(yīng)用程序，充電速度更快，組件更少。

隨著這些應(yīng)用功能變得更加豐富、緊湊和耗電，有必要以更小的解決方案尺寸提供更多的功率。同時(shí)，消費(fèi)者開始期待在他們的新設(shè)備上使用 USB Type-C。但是，對(duì)于產(chǎn)品開發(fā)人員來說，實(shí)現(xiàn) USB PD 端口歷來頗具挑戰(zhàn)性。

2.簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方案

在過去，添加 USB PD 端口需要非常深入地了解 USB 規(guī)范以及大量的固件和硬件開發(fā)工作。幾個(gè)不同的組件需要協(xié)同工作以促進(jìn) USB PD 支持。

為充電應(yīng)用完成 USB PD 端口所需的兩個(gè)主要集成電路 (IC) 是 USB PD 控制器 IC 和電池充電器 IC。這些 IC 通常彼此獨(dú)立運(yùn)行，并且無法在沒有外部微控制器 (MCU) 大量參與的情況下在系統(tǒng)中工作。

此限制還需要 MCU 固件開發(fā)，以便將 USB PD 端口上發(fā)生的事件傳達(dá)給電池充電器 IC。例如，一旦 USB PD 控制器 IC 在 USB Type-C 端口（或新的電源合同）上協(xié)商新的電壓和電流，微控制器需要從 USB PD 控制器讀回此信息，然后更新電池充電器的充電電流和充電電壓基于連接到 USB PD 端口的內(nèi)容。此外，從 USB PD 端口為外部設(shè)備供電需要 USB PD 控制器、MCU 和電池充電器之間的額外通信。

將 MCU 編程為 USB PD 控制器和電池充電器之間的接口通常不是添加 USB PD 時(shí)所需的唯一固件開發(fā)。典型的 PD 控制器 IC 需要某種形式的固件開發(fā)來配置 PD 控制器行為本身，例如一起編譯一些代碼或腳本功能。必須配置 USB PD 控制器，以確保 PD 控制器上的設(shè)置滿足您的系統(tǒng)要求，包括系統(tǒng)可以吸收哪些電壓和電流以及可以提供哪些電壓和電流。

3.使用 TI 控制器和充電器進(jìn)行設(shè)計(jì)

為了幫助簡(jiǎn)化用于高達(dá) 45 W 的電池供電應(yīng)用的 USB PD 端口的設(shè)計(jì)，TPS25750 USB PD 控制器增加了 I?2?C 主機(jī)支持，以直接控制 BQ25792 電池充電器，而無需外部 MCU 的任何干預(yù)。TPS25750 USB PD 控制器將根據(jù) USB PD 端口上的功率協(xié)商，通過 I?2?C自動(dòng)更新 BQ25792 的充電參數(shù)。因此，現(xiàn)在不需要外部 MCU，您無需開發(fā)固件即可為電池供電應(yīng)用添加 USB PD 端口。

使用 TPS25750 的基于 Web 的圖形用戶界面 (GUI) 配置 USB PD 端口行為需要回答幾個(gè)關(guān)于您的 USB PD 端口需要支持什么的多項(xiàng)選擇題——不需要復(fù)雜的腳本、代碼編譯或固件開發(fā)。這不僅降低了材料清單成本；它允許您在不具備有關(guān)該技術(shù)的深入專業(yè)知識(shí)的情況下添加 USB PD。

TPS25750 和 BQ25792 集成了電池充電器和 USB PD 控制器所需的所有電源路徑。圖 1 突出顯示了這些設(shè)備如何為高達(dá) 45 W 的電池供電系統(tǒng)簡(jiǎn)化 USB PD 端口的實(shí)施。當(dāng)這兩個(gè) IC 一起使用時(shí)，USB PD 端口將能夠支持雙向供電，提供源電源和接收電源，因此當(dāng)系統(tǒng)連接到筆記本電腦、智能手機(jī)、耳機(jī)或交流適配器等外部設(shè)備時(shí)，使系統(tǒng)能夠從 USB PD 端口充電或充電。

除了這些系統(tǒng)實(shí)施優(yōu)勢(shì)之外，TPS25750D 和 BQ25792 還集成了系統(tǒng)的所有場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (FET)，無需外部 MCU，使您能夠?qū)崿F(xiàn)非常小的解決方案尺寸。與基于 MCU 的非集成 USB PD 電池充電實(shí)施相比，典型的系統(tǒng)解決方案尺寸約為 150 mm?2。使用 TPS2570 和 BQ25792 時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)大約 55 mm?2的系統(tǒng)解決方案尺寸。

圖 1：TPS25750D 和 BQ25792 USB PD 電池充電器實(shí)施

圖 2 突出顯示了基于 MCU 的 USB PD 控制器和帶有外部 FET 的電池充電器，適用于需要高功率充電和系統(tǒng)功率通常大于 45 W 的應(yīng)用。對(duì)于大于 45 W 的應(yīng)用，請(qǐng)考慮將 TPS25750 控制器與 BQ25731 充電器配對(duì)。

圖 2：基于 MCU 的非集成解決方案

表 1 比較了基于集成和非集成 MCU 的解決方案的 USB PD 充電。

表 1：集成與非集成 USB PD 電池充電器實(shí)施比較

隨著法規(guī)推動(dòng)通用充電器的出現(xiàn)，使用 USB PD 進(jìn)行充電的趨勢(shì)最近變得更加緊迫。使用 TPS25750 和 BQ25792 更新您的系統(tǒng)以從 USB PD 充電現(xiàn)在比以往任何時(shí)候都更容易，使您能夠遷移到最新的通用充電連接器，同時(shí)不影響解決方案尺寸。

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