如何为USB Type-C选择合适的电源控制器

（文章来源：OFweek）

随着电脑、手机、数码相机等电子产品的普及，电子设备间通过互联来传输数据以及快速充电的应用越来越多，这就使USB Type-C和Quick Charge（QC）成为市场发展的新趋势。USB Type-C接口的目标是将不同电子设备之间的互联采用统一的接口，同时可以提供电源和传输数据，也支持音视频和客户个性化的通信协议。而Quick Charge是通过提升输出电压来降低电缆和接头上的损耗以增大输出功率，并通过USB信号线D+、D-的不同状态来设定输出电压。

因此，要想满足USB Type-C和Quick Charge这两个标准，就需要一款能够根据用电设备的要求进行电压调节的电源控制器。安森美半导体的单电感H桥升降压电源控制器NCP81239就是非常理想的选择。它可以适配宽输入电压范围和宽输出电压范围，芯片集成的I2C接口可和外部的微控制器(MCU)配合进行输出电压的步进调整，且可在同一个Type-C端口实现多种快充协议，还能对接苹果Lighting接口快充协议、三星接口快充协议等等。

NCP81239支持宽输入电压范围，提供从150kHz至1.2MHz动态可编程的开关频率，集成4个MOSFET驱动，采用双沿电流模式控制，支持输出预偏置启动，自适应死区时间控制防止直通，具有独立的输入和输出电流检测，输出电压(范围0至20V)可以通过I2C编程，集成过压、欠压、过流和精确的过载保护等完善的保护功能，同时还提供对5V Vconn电源的保护。

NCP81239采用双沿电流模式升降压控制，可实现降压模式到升压模式的无缝切换。I2C接口仅用两条信号线实现双向串行通信，开漏极的连接可以方便的在不同逻辑电平间接口，兼容1.8V，2.5V，3.3V和5V逻辑电平的MCU。

输入输出电流可以通过高边的检测电阻进行检测，检测到的电压分为内部和外部两个通道：内部电流信号用于电流模式的环路控制和限流保护，过流保护可以通过内部寄存器进行设置或屏蔽，内部固定增益为10倍，内部电流值通过模数转换器(ADC)存入对应的寄存器，可以通过I2C读取；外部电流信号可以被MCU读取执行相应的软件操作，外部的阻抗可以设定电流测量的量程，电流检测运放跨导为5mS，外部也可以接电阻电容将电流信号滤成平均值。

NCP81239内置4通道7位ADC，可实现输入、输出之间的A/D转换，相应的值可通过I2C读取内部寄存器的方式进行读取。内部的反馈参考电压通过9位的DAC进行设定，参考电压范围为0V到2.55V，输出电压范围同时可以通过外部的分压网络进行设定。由于内部步长有9位ADC，步长比较小，所以便于用MCU I2C接口进行设定补偿电缆压降，从而使负载端电压可保持在设定值的误差范围内，非常适合QC3.0或USB PD等需要调压的场合。

在USB PD、QC2.0、QC3.0等规格下，如需对输出电压进行动态的设定，会涉及到调压速率。如果调压速度过快会导致电感电流过冲，输出电压过冲或下冲。NCP81239内置寄存器，可通过I2C接口设置，从而控制调压时电压上升和下降的斜率。

当输出电压高于设定值110%，时间超过一个开关周期，NCP81239会进入过压保护模式。过压保护时，S1关断，S2导通，S3和S4会交替导通将输出电压放电，同时防止反向电流超过设定的反向保护电流值。在输出过压故障下，开关频率会降到50KHz，防止电感饱和，同时降低功率管上的功耗。

传统的同步整流控制在输出有预偏置电压时启动，输出会先放电然后上升。NCP81239在输出有预偏置时，启动时会工作在非同步整流模式，不会对输出放电，适合用于电池负载的场合。输出电压在设定值+/-5%以内，延迟3.3mS后会发出Power Good信号。如果输出电压超出设定值的+/-7%超过一个开关周期，Power Good寄存器复位，输出中断信号。

NCP81239支持4个I2C地址，可以根据客户的需要在芯片出厂前进行配置，默认型号的I2C地址为E8h/E9h。此外，NCP81239自身有过热保护，芯片结温超过150度，会关断外部的4个开关，温度降至125度后会重新启动。