應(yīng)用于USB PD3.0 Type-C 100W適配器設(shè)計(jì)方案

筆記型電腦的配備功能越來(lái)越多，就需要大功率的 Power Delivery，PD是 USB 協(xié)會(huì)想要透過(guò) USB Type C 來(lái)統(tǒng)一連接頭而發(fā)展出的統(tǒng)一供電協(xié)議，理想中只要裝置支援PD，不管你是筆電、平板還是手機(jī)或是其他產(chǎn)品都可以透過(guò)一根 USB Type C 線與 PD 充電器來(lái)充電/供電，并可以使用在支援快充上，那以筆電來(lái)說(shuō)，較為高性能的筆電可能就需要100W的電源提供，那么透過(guò) PD 協(xié)議，筆電就可以向電源申請(qǐng) 20V/ 5A 的 profile，那么電源就會(huì)提供筆電 20V，最高 5A 的電源給筆電。

因此本方案以USB PD3.0 Type-C應(yīng)用的100W電源適配器為例，主要控制器采用通嘉半導(dǎo)體LD7798 PFC+PWM Combo IC，并搭配二次側(cè)同步整流LD8526GL與LD6612來(lái)實(shí)現(xiàn)本案的高效能、低空載待機(jī)功耗PD充電器來(lái)充電/供電。本案會(huì)采用LD7798+LD8526GL+LD6612主要它是一款_ PFC+PWM Combo QR+SR+PD，可大幅簡(jiǎn)化PWM與SR周邊元件，PWM QR適合在100W以下的應(yīng)用場(chǎng)合，讓設(shè)計(jì)者能將它調(diào)整成適合各領(lǐng)域的產(chǎn)品應(yīng)用。Leadtrend半導(dǎo)體LD7798是Multi-Mode PFC+PWM Combo Controller IC，它結(jié)合QR_Flyback (Quasi-Resonant_Flyback) 與CCM控制器在SOP-16包裝里，在QR_Flyback部分，它是屬于谷底切換的操作(Valley Switching Operation)，此功能能有效降低 MOSFET切換損失，以提升整體效率，該裝置可將部件數(shù)量降至最低節(jié)省電路空間，并降低了電路的總體材料成本。

LD7798具有高壓?jiǎn)?dòng)、休眠模式、綠色模式節(jié)能運(yùn)行，內(nèi)部斜率補(bǔ)償、軟啟動(dòng)功能，可將降低功率損耗并提高系統(tǒng)性能。具有完整的保護(hù)功能，如OPP（過(guò)功率保護(hù)），OVP（過(guò)電壓保護(hù)），OCP（過(guò)壓電流保護(hù)）和輸入/輸出低電壓護(hù)，LD7798可防止電路在工作中損壞異常的情況。此外LD7798具有頻率特性交換和軟驅(qū)動(dòng)功能，可以減少噪音改善傳導(dǎo)干擾與幅射干擾。有內(nèi)置 OSCP(輸出短路保護(hù))， CS引腳上的外部有OTP（過(guò)溫保護(hù)功能）以及SDSP（二次二極管短路保護(hù)功能）等保護(hù)功能齊全。

LD8526GL是一款二次側(cè)同步整流 (SR) 驅(qū)動(dòng)器 IC。它適用于CCM、DCM和QR模式下的反激式電路架構(gòu)，可使用在低側(cè)負(fù)端輸出和高側(cè)正端輸出位置的同步整流，LD8526GL可用于CCM和DCM操作在輕負(fù)載條件下，LD8526GL可以進(jìn)入節(jié)能模式，透過(guò)停止 SR MOSFET 驅(qū)動(dòng)功能來(lái)降低工作電流?？梢酝高^(guò)低輸出電壓在負(fù)端輸出或正端輸出位置的整流應(yīng)用產(chǎn)生自己的電源電壓維持運(yùn)作不需要另外提供電源給IC運(yùn)行，可以自行供電，無(wú)需輔助繞組，可以減少許多系統(tǒng)電路周邊零件與控制電路組件數(shù)量與電路空間，并降低電源應(yīng)用的材料成本。可支援具有峰值負(fù)載功能的應(yīng)用（最高頻率可到130kHz），也適用于PD應(yīng)用輸出電壓范圍為3V至21V，可編程設(shè)定IC關(guān)斷的準(zhǔn)位。

LD6612 是一款 USB 供電 (USB PD) Type-C控制器位于次級(jí)側(cè)，實(shí)現(xiàn)高效、纖薄外形尺寸離線AC-DC設(shè)計(jì)。8位MCU是嵌入處理PD協(xié)議、策略引擎和設(shè)備具有內(nèi)置雙相標(biāo)記編碼 (BMC)的策略管理器用于USB PD通信或其他專有協(xié)議（例如QC2.0/QC3.0）。為了最大限度地減少外部元件，它集成了分流器調(diào)節(jié)器、電壓和電流監(jiān)測(cè)和控制電路阻斷N-MOSFET。內(nèi)置穩(wěn)壓器提供4.8V MCU 和外設(shè)在單電源下運(yùn)行從 3.3 至 24V的運(yùn)作范圍。

?場(chǎng)景應(yīng)用圖

?產(chǎn)品實(shí)體圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1. IC包含QR_Flyback與CCM多模式控制器 2. 整合 PFC 升壓和 QR 反激控制器，內(nèi)部軟啟動(dòng)功能與PFC開(kāi)/關(guān)控制 3. Brown in/out保護(hù)和X-cap放電功能 4. 可調(diào)式OTP（過(guò)溫保護(hù)）SDSP（二次二極管短路保護(hù)功能） 5. SR低輸出電壓和/或高邊整流運(yùn)行自供電，無(wú)需輔助繞組 6. 150V VIN 最大額定值，適用于寬 VOUT 范圍應(yīng)用 7. 可編程設(shè)定關(guān)斷電平準(zhǔn)位, OCP（逐周期限流） 8. 智慧穩(wěn)定系統(tǒng)，高效率穩(wěn)定USB-PD應(yīng)用，OVP（過(guò)壓保護(hù)） 9. 崁入式 MCU with 16kbyte OTP and 256+384bytes SRAM 10.可編程設(shè)定輸出線損補(bǔ)償功能，內(nèi)部OTP功能與外部鎖定保護(hù)

?方案規(guī)格

1. 全電壓輸入范圍: 90Vac ~ 264Vac 2. 最大輸出功率: (20V/5A) 100W 3. 輸出電壓范圍: 5A/3A , 9V/3A , 15V/3A ,20V/ 5A 4. 四點(diǎn)平均效率 > 88% @(25%, 50%, 75% ,100%)Efficiency Meet CoC Tier 2 5. 空載待機(jī)功耗小于75mW, EMI meet EN55032 Class B 6. 具有OCP/OVP/OTP/OPP/OSCP等保護(hù)功能齊全 7. 適用于 CCM、DCM 和 QR模式 8. 適用于具有峰值負(fù)載功能的應(yīng)用（最高頻率130kHz） 9. 展示板PCB尺寸LxWxH=93mm x 47mm x 22mm 10. USB PD2.0 and PD3.0 (PPS) 等其它專有協(xié)定如QC2.0, QC3.0, QC4.0, PPS