作者： Pete Bartolik

當(dāng)用戶可以使用 USB Type-C 電力傳輸 (PD) 技術(shù)輕松、無礙地為其設(shè)備充電時，產(chǎn)品設(shè)計師就可為項目的圓滿完成而感到欣慰。這是因為他們已經(jīng)能夠應(yīng)對 USB PD 充電的各種復(fù)雜挑戰(zhàn)。

USB PD 專為可擴展而設(shè)計，廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、智能手機、外設(shè)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，能夠減少設(shè)備對專用電源適配器的需求。這是一項顛覆性技術(shù)，配備了可靈活地進行高功率充電和數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼床灏?a target="_blank">連接器。

這種連接器可以處理各種不同級別的電壓（5 V 到 20 V）和功率（可達(dá) 100 W 或者更高）。此外，這種連接器支持在電源和接收器之間切換，以提升電源管理效率。因此，實現(xiàn)了快速充電、多設(shè)備兼容與高效能源傳輸，并提供過壓、過流保護等集成安全保護。

對用戶而言，雖然 USB PD 實現(xiàn)了更快的充電速度和更高的功率傳輸，但其設(shè)計復(fù)雜。具體應(yīng)用必須能在電源和接收器之間轉(zhuǎn)換，確保符合 USB PD 3.0 標(biāo)準(zhǔn)，并可能需要固件來管理電源配置文件。

使用這些連接器的設(shè)備，如筆記本電腦、平板電腦和移動電源等必須能夠通過如 USB-C、壁式適配器、電池等充電，同時保持高效率。某些設(shè)計可能僅限于降壓或升壓充電，這使其在處理可變輸入電壓時效率低下。

其他問題包括最大限度地減少電源轉(zhuǎn)換期間的發(fā)熱，確保多設(shè)備與不同充電器和配件的兼容性，以及提升緊湊設(shè)計的電源效率。

簡單的恒功率應(yīng)用可能不需要固件，但動態(tài)或多角色 USB PD 應(yīng)用通常需要。許多先進的 USB PD 控制器需要固件來管理電源協(xié)商、角色轉(zhuǎn)換，以及其他安全功能。

簡化和優(yōu)化USB PD 電力傳輸

Renesas Electronics Corporation 推出一種 USB-PD 擴展功率范圍 (EPR) 解決方案。該方案集成了 Type-C 端口控制器和降壓升壓電池充電器，二者協(xié)同降低復(fù)雜性并優(yōu)化了電力傳輸，助力打造高效可靠的 USB-PC 設(shè)計。

Renesas RAA489400 USB Type-C 端口控制器（圖 1）集成了關(guān)鍵的 USB PD 3.0 功能（包括電源協(xié)商、角色轉(zhuǎn)換和安全保護），從而降低了固件復(fù)雜性，否則可能需要大量的開發(fā)時間和成本。雖然該控制器可自主控制電力傳輸，但可能需要 MCU 來實現(xiàn)高級策略控制或自定義電源配置。

圖 1：Renesas RAA489400 端口控制器集成了關(guān)鍵的 USB PD 3.0 功能。（圖片來源：Renesas Electronics Corporation）

RAA489400 可簡化 USB PD 合規(guī)性流程，能夠處理電源角色轉(zhuǎn)換、供電協(xié)議協(xié)商及故障保護。該器件可以支持高達(dá) 240 W 的高功率應(yīng)用，適用于電池供電型移動設(shè)備、移動電源和臺式機、電動自行車和無人機、工業(yè)系統(tǒng)，以及吸塵器等家用電器。

該控制器內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可精確監(jiān)測 VBUS 電壓和電流，從而對電力輸送進行實時優(yōu)化。SMBus/I2C 通信支持與 Type-C 端口管理器 (TCPM) 的無縫集成，既能確保與多端口系統(tǒng)的兼容性，又能簡化固件開發(fā)。

Renesas [RAA489118]降壓升壓充電器是一款高效電池充電器，可用于管理各種輸入和輸出電壓下的電力傳輸，同時確保最佳電池性能。

這款充電器能夠根據(jù)需要升高或降低電壓，可支持需要從多個電源充電的應(yīng)用，例如 USB Type-C 適配器、太陽能電池板或直接連接電池。無論輸入電壓高于還是低于電池所需的充電水平，RAA489118 都會進行相應(yīng)調(diào)節(jié)，確保充電過程穩(wěn)定高效。這款充電器無需多個分立式電源管理元件，從而降低了 PCB 復(fù)雜性和總體開發(fā)成本。

結(jié)語

USB Type-C 電力傳輸技術(shù)可使產(chǎn)品開發(fā)人員打造更智能、充電更快且能效更高的設(shè)備，但需克服其固有技術(shù)挑戰(zhàn)。Renesas 的 RAA489400 USB Type-C 端口控制器和 RAA489118 降壓升壓電池充電器提供了一種全面的電源管理解決方案，可簡化高性能應(yīng)用的 USB-C 電力傳輸和電池充電。