構(gòu)建用于電源的多端口 USB Type-C 適配器

在深入了解細(xì)節(jié)之前，先回顧一下 Type-C PD 輸出的一些功率要求會(huì)很有幫助：

· 標(biāo)準(zhǔn) Type-C 電纜的額定輸出電流為 3A。(還可以使用特殊的有源電纜提供高達(dá) 5A 的輸出電流。)

· Type-C總線上的電壓從5V到20V可調(diào)，有5V、9V、15V和20V的標(biāo)準(zhǔn)化等級(jí)。

· 用作電源的 Type-C 連接器稱為向下端口 (DFP)。DFP 支持的電壓/電流配置文件在 Type-C 電纜內(nèi)的一對(duì)通信線(CC1 和 CC2)上公布。

· 當(dāng)負(fù)載連接到電纜的另一端時(shí)，它可以與 DFP 通信它想要哪個(gè)可用配置文件。DFP 中使用端口控制器設(shè)備來(lái)提供這種握手和接口返回到 DFP 內(nèi)的開(kāi)關(guān)電源。

首先要做的決定是支持哪些電壓配置文件。這將由應(yīng)用程序和適配器打算充電的設(shè)備支持的電壓配置文件驅(qū)動(dòng)。5V 電平主要用于傳統(tǒng)手機(jī)和平板電腦，以及拇指驅(qū)動(dòng)器等小型設(shè)備。隨著 Type-C 被更廣泛地采用，我們應(yīng)該會(huì)看到更多的手機(jī)和平板電腦市場(chǎng)從 5V 水平遷移。

考慮到手機(jī)，Type-C 引入了 9V 電平。顯然，在 9V 下可以提供比 5V 更多的功率，從而大大減少充電時(shí)間。此外，在 9V 時(shí)，集成在手機(jī)中的電池充電器可以通過(guò)消除在某些系統(tǒng)中為電池組完全充電的需要而提高效率。15V 和 20V 電平針對(duì)筆記本電腦和筆記本電腦。

接下來(lái)，必須考慮適配器的總功率以及端口數(shù)量?？傤~定功率不一定需要是所有端口的最大額定功率之和。每當(dāng)設(shè)備與任何端口連接或斷開(kāi)連接時(shí)，都可以重新協(xié)商每個(gè)端口上可用的電源配置文件。適配器的尺寸和成本與額定功率成正比，因此不要過(guò)度指定適配器非常重要。

最簡(jiǎn)單且最具成本效益的系統(tǒng)是所有端口僅支持 5V 的系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的電源只需調(diào)節(jié)到恒定的 5V。然后每個(gè)端口都有自己的端口控制器。在這個(gè)僅 5V 的系統(tǒng)中，很容易混合和匹配 Type-C 端口和傳統(tǒng)的 Type-A。下面是一個(gè)示例框圖。在 Type-C 采用的早期階段，這些類型的適配器可能是最常見(jiàn)的，尤其是在售后配件方面。

必須支持多個(gè)端口和多個(gè)電壓配置文件的系統(tǒng)更加復(fù)雜。該適配器必須能夠同時(shí)提供多個(gè)電壓電平。

下面，電源生成所有三個(gè)軌，然后根據(jù)需要多路復(fù)用到輸出。這種方法很有效，但可能會(huì)過(guò)大，因?yàn)槿齻€(gè)電源軌永遠(yuǎn)不會(huì)同時(shí)充分利用，保持適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)可能是一個(gè)令人望而卻步的問(wèn)題。控制電壓電平之間的轉(zhuǎn)換速率也可能是有問(wèn)題的。

主電源產(chǎn)生一個(gè)單軌，每個(gè)端口都有自己的專用同步降壓轉(zhuǎn)換器。AC/DC 電源軌不需要很好地調(diào)節(jié)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)降壓轉(zhuǎn)換器提供了良好的調(diào)節(jié)。以功率雙轉(zhuǎn)換的形式付出了代價(jià)，但并沒(méi)有犧牲多少效率，因?yàn)樵谌β氏?，降壓轉(zhuǎn)換比不大，只是從 17 V 轉(zhuǎn)換到 15 V。

最后要考慮的系統(tǒng)級(jí)方面是如何根據(jù)端口使用情況和轉(zhuǎn)換器的功率容量來(lái)管理各種端口上公布和使用的功率。在具有大量端口的大型系統(tǒng)中，最好使用監(jiān)控微處理器來(lái)完成。在較小的雙端口系統(tǒng)中，微處理器可能會(huì)被省略。一些端口控制器旨在相互通信以提供此端口電源管理。

USB Type-C PD 正在推動(dòng) AC/DC 電源適配器的發(fā)展。端口數(shù)量、電壓曲線和總功率容量的組合看似無(wú)窮無(wú)盡。小心不要過(guò)度指定系統(tǒng)是關(guān)鍵的第一步。多端口系統(tǒng)受益于兩級(jí)電源架構(gòu)，復(fù)雜的電源管理可能需要微處理器。