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TI 管理员
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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。

 

图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15W（5V3A）？

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

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。

 

图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tDMAG（min）确定的。tDMAG（min）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UCC28704（PSR控制器）和UCC24636（SR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OE6和COC 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

 

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

  • USB 充电器，Type-C充电达到能源效率标准，是很大的一个提升，推动了双向快充向快速发展。充电方式的改变，虽然提高了充电的用时，但是对于需要长期续航的产品来说，还是么有从本质上改变，不过充电方式的优化，已经是一个大的飞越了

  • 看了这篇文章，发现USB-Type C 的电源效率真是高啊，原来USB2.0甚至USB3.1才能达到的5V2A，10W的标准已经没有优势，现在的USB-Type C可以可支持高达100W的功率，想想都好兴奋啊，100W什么概念，可以达到5V20A，完全可以驱动电机了。不过现在电子设备充电电流不大，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，USB Type-C接口采用了15W功率，是标准USB 2.0充电速率的六倍。这一点已经完胜了USB2.0接口，当然这只是电源效率的完胜，数据传输效率仍然是完胜，总之希望USB-Type C接口能够早日普及，替换现在的USB接口。

  •    从用户的角度来说，TYPE-C的正反可插和快速充电使得产品更加人性化，在一定程度上弥补了大多数手机续航能力不强的缺点，相对于原有的USB接口更加实用，用户体验更加愉悦。

  • 作为一项全新的接口技术，个人认为随着TYPE C接口的普及，在不久的将来能够替换掉现有的几乎所有的设备接口。基于成本因素，将TYPE C设计成15W输出能够满足大部分手机、平板等设备的要求。PSR二级整流用在小于10W（5V/2A）的电路设计中，显然，它不适合应用于TYPE C接口电路，而SR（同步整流）是解决5V/3A的选择，但是它会在当二极管导通时的辅助线圈上产生凸点，影响电源的质量，为了利用好同步整流的优势，在后级加上一个PSR能够将纹波控制在150mV以内。

  • 读后感：

         USB Type-C 技术现在非常火爆，预计将实现手机接口的大一统，我对它也是非常的感兴趣，Type-C是USB接口的一种连接介面，不分正反两面均可插入，支持USB标准的充电、数据传输、显 示输出等功能。

        现在手机都兴起大电流充电，可实现闪充功能，顺应了时代发展的趋势，功率越大，充电速率越快，文章中介绍了UCC28704（PSR控制器）和UCC24636（SR控制器）的5V/3A设计电路，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，TI的这两款芯片值得我们研究和使用。