【導讀】當前移動終端所擁有的5G連接、4K超高清顯示等功能
，往往都是“耗電大戶”
，遠超常規雙芯電池的儲能。麵對這些高耗電應用或設備，USB（PD）快充憑借著高效的充電能力

，可為終端快速補充電力能源。不過
，對於設計人員來說，要想采用USB PD協議標準並非易事，常常需要複雜的固件開發和額外的硬件設計。比如
，Type-C端口針腳之間的距離短、電壓高（20V）
，一旦插入或斷開連接器的角度不正確
，往往會造成損壞。事實上，USB Type-C和USB PD規範要求設計者具備軟硬件設計技術
，以及對USB規範的深入了解。

隨著攝像頭、AR/VR係統和無線音箱等消費類電子設備逐步引領USB Type-C和USB PD技術發展，如何加速產品上市進程，縮短開發周期？如何擴展USB Type-C和USB PD技術在工業和醫療等領域的廣泛應用？下麵ADI將分享一些簡化USB PD設計的技巧，助您事半功倍。

圖1.USB Type-C和USB PD為便攜設備帶來了快速數據傳輸和充電便利

USB-C充電係統設計挑戰分析

USB Type-C和USB PD可為數據傳輸和供電提供對稱的24引腳接口規範，使設計人員能夠設計實現通用接口。USB-C可提供5V/最高3A的充電電流（15W），而USB PD 3.0可提供5V到20V/最高5A的供電電流（100W）。要設計USB-C充電係統
，需要考量以下挑戰：

●   解決信號完整性和速度問題

●   與各種傳統接口相連接

●   確保設計能夠適用於寬電壓電流範圍，包括支持冷啟動（0V，直到端-端檢測完成）

●   確保插入USB-C電源時，充電器和端口控製器能夠相互通信

●   滿足消費類設備的小尺寸要求

●   保持熱效率，盡量減少溫度升高

為了應對上述挑戰，設計者通常要為USB-C協議開發複雜的主機端軟件，或者增配額外部件
，如外部FEThewaibuweikongzhiqi。buguo
，yixiewanquanzunshouxieyidechongdianxitongjiejuefangan，kelingshejishixianhuodedafujianhua。lingwaiyixieshejiyoujiyushijiancaozuojiaobendejiejuefangan，zekerangdingzhiguochenggengweijianbian。tongshi，gaodujichengdeIC也將精簡大量分立元件的使用。此外

，設計者還需要考慮方案應具備在惡劣環境（例如不同的溫度或潮濕條件）下保持可靠運行的功能。

另一個必須考慮的因素是使用大容量電池，高耗電的終端設備需要這些電池來維持更長的運行時間。相比於1S電池
，2S電池可以在不增加充電電流的情況下增大容量。由於USB-C支持5V到 20V之間的輸入電壓
，而2S或3S電池的電壓介於這兩者之間，因此借助降壓-升壓轉換器可以彌補這一差距。圖2給出了基於2S電池應用的示意流程圖。

圖2.基於2S電池應用的示意流程圖

開箱即用的USB-C兼容性

ADI全新USB-C充電係統解決方案符合USB PD 3.0規範，無需進行固件開發，開箱即用，可將開發時間縮短三個月。與同類解決方案相比，其緊湊的體積可將解決方案的尺寸縮小一半。MAX77958 USB Type-C和USB PD充電控製器無需額外的固件開發，得益於其擁有依賴GUI驅動的定製腳本、BC1.2協議支持，以及與快速角色轉換（FRS）
、雙角色端口（DRP）和Try.SNK模式有關的配置設置。這款獨立產品無需外部微控製器

，提供開箱即用的USB PD 3.0兼容性，使用戶能夠在無需開發固件的情況下自行定義終端應用的功能。該產品還具有28V額定電壓、防止CC引腳短路到VBUS短路保護、集成模數轉換器（ADC）和濕度檢測/防腐蝕等功能

，適用於各類惡劣工作環境。

MAX77958可通過其主I2C接口自主控製配套的充電器。MAX77961是一款帶有集成FET的6A降壓-升壓充電器
，可為大容量2S和3S鋰電池快速充電。它為USB PD充電提供寬輸入電壓範圍（3.5V至25V）
，不需要分立FET，並且不論在有無外部處理器的情況下都可以進行配置。在輸入電壓為9VIN、輸出電壓為7.4VOUT、輸出電流為1.5AOUT時
，其峰值效率為97%。

有意者可以使用MAX77958EVKIT-2S6#（適配2S電池）或MAX77958EVKIT-3S6#（適配3S電池）來評估上述兩個器件。這兩個器件展示了MAX77958如何利用I2C對 MAX77961充電器進行控製。

上述ADI器件均屬於廣義USB Type-C和USB PD器件係列。而該係列包含高能效充電器和轉換器、耐用的自動控製器、電源通路和保護IC等多種產品，可供自由選擇組合。

關於ADI公司

ADI是全球領先的高性能模擬技術公司，致力於解決最艱巨的工程設計挑戰。憑借傑出的檢測、測量、電源、連接和解譯技術
，搭建連接現實世界和數字世界的智能化橋梁
，從而幫助客戶重新認識周圍的世界。詳情請瀏覽ADI官網www.analog.com/cn。

作者：ADI業務管理總監Bakul Damle
、ADI電池管理事業部執行業務經理 Sagar Khare

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