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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

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  • type C的卓越性能及使用便利性，注定会在将来统一借口类型，但在目前的市面上来看，采用这一标准的产品还并不多见，排除消化库存，兼容性等的影响，其成本和电路设计的成熟度方面可能也是减慢推广的一些因素。博文中对功率及电路设计有很详细的讲述，可见TI在typeC应用电路的设计已日趋成熟，效率也可以达到令人满意的程度。设计方案也对低成本做了充分的考虑，相信随着类似厂商的技术进步，广大消费者会更快的体验到科技带给大家的便利性。

    另外，对于充电设备的空载损耗，不知TYPEC会有什么样的表现，目前市面的一些USB充电器，空载会有零点几瓦的损耗，TypeC大功率及多功能的特性，会不会使这一损耗进一步增加？

    • USB Type-C这次看起来很是一番变革，USB接口也经历了几次更改，但感觉上这次是很重要，不是说简单的为了正反都能插，当然这也是一个方面，更关键的还是功能性能上的变革，速度才是关键，Type-C的功率传输是双向的，这一点也很厉害，基本上都是用来给手机充电的，现在也许哪天手机可以给别的充电了，当然，我个人希望type-c真正的统一了数据线，毕竟，最关键的还是生活的方便，而且，接口标准的统一，环保方面也能有所贡献。

      • USB Type-C在供电方面的优势不仅仅是“快”，更重要的是USB Type-C提供的一种“双向充电模式”，如果两台都有USB Type-C电力传输功能的设备连接时，彼此就可以互相充电。也就是说，将来连接器的种类和数量都将在大规模减少。USB Type-C更小巧的设计和更快的充电速率简直就是为如今移动设备量身定做的，我们完全有理由猜测，未来几年USB Type-C接口在各型号中高端安卓机、平板设备中普遍普及。正因如此，USB Type-C的各类衍生产品也将层出不穷

        • USB Type-C是技术的变革，对于手机来说是一次革命性的变化。之前手机接口一直都不统一，各个手机厂家都在做自己的接口，而且接口逐渐变成了Mini-USB接口，但是随着USB Type-C的出现，针对手机的接口也逐渐变成了统一，这样既方便用户，也方便了生产厂家。而且USB Type-C的具有正反都可插的插头，极大的方便了用户使用。USB Type-C接口采用了15W功率，是标准USB 2.0充电速率的六倍。这样的功率可以极大提高充电速度，对于现在快节奏的生活来说无疑不是一个天大的好消息。相比USB2.0，USB Type-C的充电速度可以比USB 2.0提高6倍，这是一个质的提升。而且对于U盘来说，很多都是采用USB2.0接口，传输速度极慢，只有20~40M/S，而USB Type-C接口支持USB 3.1，它的理论传输速度从USB 3.0的5Gbps提升到了10Gbps。这样的传输速度真的是一个质的变化。对于用户来说带来了飞一样的体验。USB Type-C接口尺寸为8.4 x 2.6毫米，它不仅“足够耐用，可配备在笔记本和平板电脑上”，而且也“足够薄，可以在智能手机和平板电脑上使用”，这也使得智能手机跟平板的厚度逐渐变得越来越薄。期待USB 他、Type-C广泛应用到生活的每一个地方，让生活充满更多的便捷和速度。

          • USB Type-C接口拥有一些非常酷炫的特点：它是可逆的，不分正面反面的，这意味着用户可以很轻松就将USB接口跟数据线连接起来，这比翻来覆去地换方向要方便许多。 在USB-C进入全民普及阶段之前，我们可能还要等上一段的时间，在这段时间里，一部分USB接口转接器会成为非常受欢迎的手机配件，它们会让新手机和旧电脑很好的连接在一起进行数据传输或者充电。目前，一部分电子设备已经用上了USB-C端口，比如苹果New MacBook、诺基亚N1平板电脑以及部分乐视手机等等，根据外界的预测，三星将会在新款旗舰手机Galaxy Note 5上采用这一接口。消费者在购买这类电子产品的时候，最好确保它们已经通过了USB标准认证，避免出现品质以及安全方面的问题。