【導讀】便攜設備擁有的一些高級功能，比如5G、4K顯示等
，往往推高了係統功耗——使用大容量2S電池設備的功耗通常遠遠超過15W。對於這些高耗電設備，使用USB充電（PD）大有裨益
，因為它可以實現快速充電，使這些產品得以保持持續運行而避免發生停機（圖1）。此外，為了實現簡便化和標準化
，諸多曾經使用AC-DC桶式適配器的應用正逐步轉向USB充電。

便攜設備擁有的一些高級功能

，比如5G、4K顯示等，往往推高了係統功耗——使用大容量2S電池設備的功耗通常遠遠超過15W。對於這些高耗電設備
，使用USB充電（PD）大有裨益，因為它可以實現快速充電，使這些產品得以保持持續運行而避免發生停機（圖1）。此外，為了實現簡便化和標準化，諸多曾經使用AC-DC桶式適配器的應用正逐步轉向USB充電。

然而，對於設計人員來說，遵循USB PD標準通常需要複雜的固件開發和額外的硬件設計。由於Type-C端口針腳之間的距離短

、電壓高（20V），因此如果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。

攝像頭、AR/VR係統和無線揚聲器等消費類電子設備正在引領USB Type-C和USB PD技ji術shu的de發fa展zhan。可ke是shi，考kao慮lv到dao上shang市shi時shi間jian的de壓ya力li，這zhe些xie產chan品pin往wang往wang無wu法fa承cheng受shou過guo於yu漫man長chang的de開kai發fa周zhou期qi。隨sui著zhe使shi用yong這zhe些xie產chan品pin的de消xiao費fei者zhe逐zhu漸jian在zai其qi他ta專zhuan業ye產chan品pin中zhong也ye想xiang獲huo得de同tong樣yang程cheng度du的de便bian利li，USB Type-C和USB PD技術在工業和醫療等領域中也將得到更廣泛的應用。同時，USB Type-C標準也逐步被應用在POS設備、工業掃描儀和吸奶器等領域。在本文中，我們將分享一些簡化USB PD設計的技巧。

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的便利

USB-C充電係統的設計挑戰

USB Type-C和USB PD為數據傳輸和供電提供對稱的24引腳接口的規範，使設計人員能夠設計實現通用的接口。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
，您需要：

• 解決信號完整性和速度的問題

• 和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

• 滿足消費類設備等產品小尺寸的要求

• 保持熱效率，盡量減少溫升

要應對這些挑戰，通常設計者需要為USB-C協議開發複雜的主機端軟件，或者需要額外的部件
，如外部FET和he外wai部bu微wei控kong製zhi器qi。不bu過guo，有you一yi些xie充chong電dian係xi統tong的de解jie決jue方fang案an有you助zhu於yu盡jin量liang減jian少shao這zhe些xie挑tiao戰zhan。這zhe些xie方fang案an的de一yi個ge關guan鍵jian特te性xing是shi完wan全quan遵zun守shou協xie議yi
，因yin為wei這zhe將jiang簡jian化hua設she計ji的de實shi現xian。一yi些xie解jie決jue方fang案an還hai設she計ji有you基ji於yu事shi件jian的de操cao作zuo腳jiao本ben，使shi定ding製zhi過guo程cheng更geng簡jian便bian。高gao度du集ji成cheng的deIC也將精簡大量分立元件的使用。另外，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。

另一個考慮因素是使用大容量的電池，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電池應用的方框圖。

圖2. 基於2S電池應用的框圖

開箱即用的USB-C兼容性

ADI的全新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，將開發時間縮短了三個月。與同類解決方案相比，其緊湊的尺寸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，這得益於其擁有依賴GUI驅動的定製腳本、BC1.2的協議支持
，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的額定電壓

、防止CC引腳短路到VBUS的短路保護、集成模數轉換器（ADC）和濕度檢測/防腐蝕等功能，適用於惡劣的工作環境。

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%。

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

這些器件屬於廣義USB Type-C和USB PD器件係列 。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。

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