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在计划写本篇博客时,我在谷歌趋势中输入了“Type-C”。如图1所示,自2015年以来对这一词语的兴趣一直在上升。

 

1:谷歌趋势上的兴趣走势图(关键词:Type-C

 

USB Type-C设备在现实世界中也越来越流行,许多流行的手机和平板电脑采用USB Type-C接口。我预计在未来几年采用USB Type-C接口的产品将迅速增加。

为什么功率为15W5V3A)?

除了具有正反都可插的插头,USB Type-C可提供比以往任何USB版本更大的功率。虽然对于USB 3.1和USB充电,USB Type-C可支持高达100W的功率,但是系统设计者必须仔细选择功能,保持合理的整体成本。

USB Type-C接口采用了15W功率,是标准USB 2.0充电速率的六倍。

对于大多数智能手机和平板电脑,15W已经足够,而且成本合理。 

二极管整流和PSR被广泛用于电流低于2A的适配器

以前的手机电源适配器的正常的功率为5V/2A或更低。因为简单,可以去除光隔离器和可编程基准,初级侧调节(PSR)常常用于AC/DC转换。因为负载电流不高,在这个功率水平上使用了二极管整流器。图2为带二极管整流的简化PSR电路图。

 


 

简化电路图

2:带二极管整流的UCC28704典型应用电路

 

同步整流(SR)是解决5V/3A适配器PSR设计挑战的最佳选择

PSR消除了对次级侧反馈元件和光学耦合器的需求,从而节省了成本。然而,采用PSR+SR的设计并不像只使用PSR一样简单。

大多数PSR控制器会在次级二极管的电流变为零时检测的拐点辅助线圈的电压,因为辅助线圈上的电压最接近VOUT/Na,其中Na是辅助线圈与次级线圈的比率。

如果使用SR,在次级导通时间结束后,体二极管导通时辅助线圈上会发生电压凸点,请参考图3。这凸点将影响对PSR检测机制,引起稳定性问题,可能表现为异常纹波。

 

3:辅助线圈电压波形细节

 

如何稳定PSR+SR

为了稳定PSR + SR,UCC28704(PSR控制器)数据表可以让SR驱动器稳定工作变得更简单,需要仔细设计的参数有tBW、tDMAG和工作频率。其中tBW是SR凸点宽度,tDMAG是次级整流器导通时间。

当使用带有SR的UCC28704时,决定最大开关频率的关键参数是基于tDMAGmin确定的。tDMAGmin需要大于2.45μs,包括750ns的SR凸点宽度(tBW)。内部电路需要750ns(tBW)过滤掉VS引脚波形上检测到的由MOSFET体二极管导通引起的SR凸点变化。

在恒流工作的起始点测得的相应开关频率不应大于55kHz。

采用UCC28704PSR控制器)和UCC24636SR控制器)的5V/3A设计

根据上述指导原则,我设计了如图4所示的5V/3A电路板。其纹波低于150mV,效率曲线如图5所示。

 

  图4符合OE6COC V5 Tier 2标准的TI Design通用交流输入至5V/3A输出参考设计电路原理图

 

5:效率曲线

 

在115VAC和230VAC输入的150mΩ电缆端测量的四点平均效率分别为83.4%和83.2%。

COC Tier 2 2016标准要求为满载时效率为81.8%,10%负载时效率为72.5%。

该电路板可以满足CoC Tier2标准合规要求,即使使用150mΩ电缆也足以满足标准。


总结

遵循UCC28704数据表中的指导原则,可以克服这些限制,制作出低成本的PSR + SR设计,同时对USB Type-C适配器具有足够高的效率。

其他信息:

原文链接:

https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2016/09/23/usb-chargers-then-and-now-type-c-charger-meets-energy-efficiency-standards

Anonymous
  • 看了这篇文章,我认为Type-C接口的发展在未来会全速替代现有的接口。它的性能优异:充电和数据传输速度更快,同时也可以解决用户在使用USB设备时插接的问题,无论用哪种方式插入都可以正常的工作。它的技术特点也非常的鲜明:数据速率高达10Gbit/s的USB 3.1规范、高达100W的功率输出、音频多路复用等,这些都可以为厂商提供很好的接口方案。目前市场上手机、笔记本等电子产品上,厂商也比较倾向于Type-C接口的应用。在今后Type-C接口将会带给用户更多便利的好处,与时俱进!

  • TYPE-C确实很不错,以后估计得普及,反正现在的手机上基本都是用TYPE-C接口了

  • 近几个月来,USB Type-C这个词总是被人提起,了解到一两款手机或者电脑已经具备有这种接口了!

    Type-C的优势,相比之前的usb接口,非常明显了。有人得出以下的公式:

    USB Type-C  = 电源  +  数据传输  +  正反插(lightning接口)  + 音频接口

    在未来外出的时候,也就没有必要再拿很多条线缆了,一条type-c就可以解决所有问题啦!看到新闻宣称:Android 打算终结第三方快充,强推 Type-C 充电标准。USB Type-C接口采用了15W功率,是标准USB 2.0充电速率的六倍。对于大多数智能手机和平板电脑,15W已经足够,而且成本合理。这样的数据对用户来说简直是福音了;但是从另一方面来说,对于效率和安全来说,它对电子产品的设计与制造成本也提出了更多的要求了。

    不过我还是相信在不久的将来,USB Type-C一定会是电子产品的主流趋势哦

  • 讲解的很细,学习了,感觉type-C将是以后的发展趋势,极大满足了人们使用的需要,而且性能方面也比其他的好!

  • 此贴甚好,有图有真相,讲解十分清楚,可以收藏了,作为学习资料和设计参考资料。作为下一代USB标准,这个确实很重要啊,很人性化。这种有正反面的插头,都不知道被搞坏多少了,,,弄不好手机就废了。

    而且现在的USB标准有时候驱动能力差,有个外设需要大电流,就弄不成,哎,还要外挂个USB供电设备。以后这个肯定是发展的方向,好多设备开始支持这个接口了。