高集成, 可重複燒錄USB-C程式的電源設計與應用

近年來，USB-C PD充電應用已日漸普及, 各家公司對自己產品都有一套程式。因此，可重複燒錄的協議IC就變得很有彈性，隨時根據不同的產品需求，而進行更改，縮短開發時程。另外，消費性電子產品眾多，如何共用同一個充電器，也相對重要，外出時，只要攜帶一隻充電器出門就可以滿足手機、平板、筆電的使用，對消費者來說，是一大福音。為此，高集成，可重複燒錄的USB-C電源就相對顯得重要。通嘉科技借著多年在電源IC設計上的經驗，開發出許多相對應的產品，可重複燒錄的協定IC，支援 PD/PPS/QC4+等協定，加上提高效率的同步整流IC，提出整個高集成的電源配置。圖(一)

為了協助廠商快速開發出USB-C充電器，通嘉科技提供IC的選型表，廠商可依照不同輸出瓦數自由選擇一次側，同步整流控制器以及通過USB-IF 官方認證之PD3.0/PPS識別晶片作為USB-C充電器參考設計。

表一中顯示，18W採用集成MOSFET 方案之一次側控制晶片及二次側同步整流晶片。簡單的設計，讓整個方案零件數不大於60顆，簡化PCB設計及降低PCB板打件生產成本。 其中一次側控制晶片LD9535C集成650V/1.4Ω MOSFET，當中PWM晶片支援QR/CCM mode雙模控制方式，超低啟動電流(3μA)，待機能耗 < 65mW @230Vac，支持OVP, UVP，Vcc OVP，OTP 等多種保護方式，並且採用SOP-8小型化封裝。二次側同步整流晶片LD8926AX採用自供電設計，不需要另外增加輔助繞組來給IC供電，節省成本。同步整流MOS可以放在上下橋位置，用戶可以選擇適當的位置來得到最佳的EMI 效果。支援CCM 及DCM 操作模式，低工作電流(Ivcc<200μA)，快速關斷，整個延遲<30nS。一樣採用SOP-8小型化封裝。圖2顯示其應用輔助線路。

圖3 是LD6620應用輔助線路，支援PD+PPS+QC4.0+QC3.0+QC2.0，是一款可用於USB-C系統，內嵌16Kbyte MTP，可客制化充電協定，支援輸出線材補償。

快速充電的興起

自從iPhone 8/iPhone X首次導入USB-C PD充電技術之後，在iPhone 8或後續機型上使用快速充電功能。您可以在30分鐘內，為iPhone充電多達50%電池電量，讓USB-C PD充電器的需求開始蓬勃發展，也讓手機大量導入PD標準逐漸大勢底定，吸引更多廠家相繼投入。快充今年會成為各產品的標配，會以18W~45W為主流(過往標準為10W)，高階旗艦機已有業者推出45W直充方案。以上的介紹，希望能為讀者帶來幫助，加快有意投入USB-C PD 充電器市場的廠家開發速度。