与目前的快速充电协议相比，基于USB Type-C的USB-PD协议优势很明显：其可以承载3A或5A的电流（传统的USB A型或B型接口最大承载电流只有1.7A），有利于提升充电的功率，最高的传输功率可以达到100W；同时接口中定义了用于功率传输协议通讯的专有通道(CC1/CC2)，可以在充电和受电设备间完成智能的自适应充电调节，提升充电效率。加之USB Type-C在数据传输方面的优势——支持USB 3.1高达10Gbps的速率——以及支持正反插的特性，因此随着USB Type-C的广泛应用USB-PD协议的市场渗透率将快速增长。

 

为了响应这一市场趋势，技术公司也正在积极推进基于USB-PD的充电解决方案的开发。日前，Power Integrations公司（以下简称PI）和Cypress联合推出了一款针对智能移动设备充电器应用、兼容USB-PD协议的20W AC-DC电源转换器参考设计DER-533，向着未来的快速充电市场迈出了重要的一步。这一参考设计中，实现了USB-PD标准的Profile 2要求，能够通过标准3A、USB Type-C线缆提供5V/3A和9V/2.2A的功率传输，并且能够满足DoE6能效要求，空载功耗低于30 mW。

 

在该参开设计的开发中，PI和Cypress各自拿出了自己最具竞争力的技术——PI创新的InnoSwitch-CP高度集成的隔离反激拓扑开关IC，和Cypress的USB Type-C端口控制器EZ-PD CCG2——简言之，PI的产品负责高效率的电源管理，Cypress的技术则确保基于功率传输协议的智能控制。

 

PI的InnoSwitch-CP芯片一直是其引以为豪的产品，由于采用了专利的FluxLink技术，InnoSwitch-CP芯片跨接在AC/DC转换器初级和次级两端，通过磁感耦合它既实现了高性能的次级反馈控制，也兼具初级反馈控制电路简单的特性，具有显著的性价比优势。同时，由于次级反馈控制具有纹波小、动态性能好的优势，因此在功率比较大的应用场合InnoSwitch-CP产品更能够显现出它的优势，这也正好契合了快速充电市场功率日益增加的需求。此外，由于采用的同步整流，InnoSwitch-CP芯片可实现更高的效率，并能够避免初次级的MOSFET交越导通，确保了方案的可靠性。

 

图1，PI的InnoSwith-CP采用了创新的磁感耦合技术，实现了更高的性价比

 

InnoSwitch-CP中的“CP”意思是恒定功率，这意味着其可在USB-PD协议中提供持续恒定的大功率输出，在不同输入电压、负载、温度及批量生产条件下输出稳压精度均优于3%，并且在整个功率范围内以高于90%的效率工作。

 

图2，InnoSwitch-CP的功率特性，可确保在USB-PD协议充电中提供持续恒定的大功率输出

 

在该方案的智能充电控制端，Cypress的CCG2 USB Type-C控制器的表现也可圈可点。该器件中，包含了一个ARM Cortex-M0 处理器及32KB 闪存，集成了Type-C 收发器、终端电阻及系统级的ESD保护电路，出厂前已经固化了满足USB-IF 要求的固件程序。为了满足能耗标准的要求，CCG2的低功耗性能也很出色，在进入“深度睡眠” 状态时仅消耗2.5μA电流。

 

不过，CCG2 USB Type-C控制器最显著的优势还在于其灵活性，由于其具有可编程性，用户可以根据需要定义设备在充电过程中的角色——充电端或受电端；另一方面，未来可以根据USB-PD标准的变化更新固件，以适应USB-IF 规范的更新修改。

 

图3，CCG2 USB Type-C控制器框图

 

总之，PI和Cypress推出的这款USB-PD充电器方案集成了双方的优势技术，在基于USB-PD的快速充电市场开启之初，提供了一个经典的范例。未来双方将如何联手在市场上圈地，让我们拭目以待。

 

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