解决方案 | 瑞萨100W USB Type-C®输入电源转换器方案

 

近年来，为了实现更加出色的性能，各种数码设备上的USB标准一直在发生变化。其中，USB Type-C凭借多种性能优势逐渐成为主流趋势。2022年10月4日，欧洲议会颁布了一项法案，规定从2024年底开始，所有在欧洲销售的便携智能设备新机（手机、平板电脑等）都必须使用USB Type-C的充电接口，这也标志着大功率的USB Type-C方案将成为下一代便携式电子设计的必备选项之一。

 

 

 

为了拓展USB Type-C的受用范围，瑞萨电子推出了100W USB Type-C输入电源转换器解决方案，这款USB PD（功率输出）受电端解决方案，可将 USB Type-C提供的电源转化为所需电压，并为后续设备供电。

 

系统框图

 

在本方案中采用了瑞萨旗下高性能控制器和电源设备，包括ISL85415降压调节器、RAA489800双向升降压稳压器、R9A02G011 USB PD控制器以及RJK03M5DNS、RJK0651DPB和UPA2816T1S Power MOSFETs。

 

ISL85415是一个500mA同步降压稳压器，输入范围为3V至36V，为各种应用提供了一种易于使用的、高效、低BOM数量的解决方案。ISL85415集成了高侧和低侧NMOS FET，并具有PFM模式，可以提高轻负载下的效率。该设备的默认频率为500kHz，但也可以使用300kHz至2MHz的外部电阻器进行编程。不仅如此，该产品能够使用内部或外部补偿，通过集成两个NMOS器件并提供内部配置选项，从而减少BOM数量和设计复杂性。

 

RAA489800可提供降压升压电压调节和保护功能。其采用先进的Renesas R3技术，能够提供高轻负载效率、快速瞬态响应和无缝DCM/CCM转换。此外，RAA489800可从高达23V的各种直流电源获取输入功率，并将其安全地转换为高达21V的稳压电压。不仅如此，该器件还可以将其输出端（系统侧）连接的宽范围直流电源转换为输入端（ADP侧）的稳压电压。这种双向升降压调节功能使RAA489800的应用非常灵活。

 

R9A02G011是一款基于USB PD规范3.0协议和 USB Type-C数据线和连接器规范2.1版本的USB 电能传输控制器，它采用了瑞萨的低功耗技术，并可提供两种封装形式：一种易于实现，另一种能够节省空间，可方便开发者根据实际情况进行选择。

 

RJK03M5DNS、RJK0651DPB和UPA2816T1S均是具有低导通电阻、高速切换和高鲁棒性的MOSFET。在本方案中分别被用于H桥电路、路径控制和放电电路部分的设计。

 

 

得益于以上器件出色的性能，此方案拥有宽输出电压范围可达到5V至20V，最高支持100W电源。输出电压和最大电流可由控制器的寄存器选择。通过该设计，用户可以轻松实施高效而简单的USB PD受电端设计。未来瑞萨电子还将持续输出高能效的充电方案，为客户的电子设备创新提供长效支持。

 

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瑞萨电子 (TSE: 6723)

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