USB Type-C™已经开始使用,它代表了截至目前大多数消费者会注意到的USB最重大的变化。在新的可翻转连接器的顶部,最大功率已增加到15W。更高的功率会难以设计满足所需效率和待机功率标准同时保持客户期望小尺寸的电源适配器。但这并不是不可能,因为如今年早些时候TI发布的UCC28704等新型反激式控制器进一步提高了性能,包括许多用于USB Type-C充电器的高级功能。

CCUV

所有短路保护不尽相同。虽然大多数控制器可防止输出电流远远超出设置限制的硬短路,但不能防止软短路故障。当灰尘或其他异物进入小USB连接器并短接电源线时,会发生连接器旁路电流充电路径,即所谓的软短路,导致转换器以故障路径过载电流工作,导致过热,然后在软短路中损坏USB连接器。恒流输出欠压(CCUV)关断提供软短路故障检测和保护,以防止损坏USB连接器。CCUV操作和特性如图1和图2所示。

 

1:软短路保护

 

2:输出V-1曲线

 

效率提升

能源部(DoE)VI级(强制)和欧盟行为准则(CoC)V5 Tier 2标准为USB Type-C充电器设定了效率和待机功耗标准。

为了达到并超过这些标准,UCC28704具有以下增强功能:

  • 增加的最大退磁时间比(Dmag)为0.475。这种增加主要有助于减小相同额定输出电流下的次级侧峰值电流和RMS电流,以提高效率。这有助于在重(75%)和全(100%)负载下实现更高的效率。
  • 在10%,25%和50%负载下提高效率的两种技术:
  • 将轻至中等负载开关频率设为约25kHz,以减少开关损耗,同时避免可闻噪声。
  • 引入“等待”状态以关闭内部未使用电路,从而降低器件在轻到中等负载时的偏置能量。

如表1所示,符合DOE VI和CoC V5 Tier 2 2016标准的TI设计通用交流输入到5V 3A输出参考设计(PMP15002)中的UCC28704可以通过150mΩ电缆满足这些标准,同时通过传导和辐射电磁干扰(EMI)要求,而且不牺牲尺寸和成本。这些优势不限于15W,因为符合CoC Tier 2 2016标准的TI设计通用交流输入到5V 2A输出参考设计(PMP15002) Compliant (PMP11612)显示UCC28704可以在10W实现相同的高性能。通过实现这种高效率,后一种参考设计通过在输出端使用二极管来满足DoE VI级和CoC V5 2级效率标准,实现了成本非常低的解决方案,降低了使用驱动器和SR MOSFET的替代解决方案的成本。

 

1TIPMP11612  PMP15002参考设计超出强制DoECoC级别要求(效率是25%, 50%, 75%100%四个负载效率的平均值)

 

除了参考设计,UCC28704产品页可以使用的设计工具包括SPICE模型, WEBENCH®设计计算器, Excel计算器, MathCAD计算器UCC28704EVM-724评估模块用户手册

原文链接:

http://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2016/10/04/usb-type-c-charging-a-new-world

 

Anonymous
  • TYPEC口会变得越来越多。传输功率大,传输速度快,还可以正反插,方便使用。最近TI出的反激有源钳位+氮化镓方案做的USBPD电源体积很小。真赞!

  • 为了满足Type C的能效要求,次级需采用同步整流,会增加相应的成本。使用同步整流,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,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。

  • tpye-c这类全新的接口形式,正反面拔插,大功率的供电,快速的传输速率。但是高达10Gbps的传输速度必然导致端口的EMI辐射超标严重,而功率大、速度快特征对端口防护器件是不是会有更高要求?在PD规范中,我注意到从Profile1(5V@2A)-Profile5(20V@5A)阶段性的提高。这样的大电流大功率沿用原来的接口的ESD方案不可行吧?新方案成本高很多?

  • 本人刚买的手机就是USB Type-C,切身体会到这种端口的方便之处。在读此文之前,只是从宏观上感觉使用超级方便,闭着眼睛都能将其插入端口,以前的端口还要对好,而现在才知道其充电功率能达到15W了,太猛了,而且肯定有继续增加的空间,难怪我的手机可以充电5分钟,通话两小时,这就很正常了。希望大家继续努力,让新的充电器更小、更高效、更便捷。

  • USB Type-C™这个借口的出现,不可想象的就悄然的改变了我们的生活,我个人最直接的感受就是手机,使用了新款的手机在充电的好处,有时候你真的会吃惊,感叹,科技的进步让我们的生活相当的方便,借口的统一,输出功率的足倍提高,都让我很期待,只是成熟的市场需要一个推广的过程,安全性能的完善,学习了了解了设计的相关技术指标,面临的问题如何处理。未来必然是它的天下,