找方案 | 基于慧能泰HUSB311的PD 100W双向充放电参考设计方案

 

随着USB Type-C的面世以及多次的叠代升级，USB Type-C俨然已成为我们生活中不可或缺的一部分。在面向电源、数据、视讯等应用场景，基于CC线的PD协议变得不可或缺，通过PD协议对主机和设备进行配置成为系统的基本要求。通过慧能泰旗下高集成度的USB PD DRP控制器HUSB311、一个降压充电器PL5500以及一个MCU模块，可实现单个USB Type-C端口100W PD的充电或放电。

 

该参考设计展示了一个USB Type-C PD DRP控制器与电池充电管理系统的结合，用HUSB311配置为支持双向充放电角色（DRP），各种支持的电压电流文件均可自由定制，甚至于还可以采用PD协议的自定义指令，进行双方设备鉴权，在身份识别成功后，发起更高电压，更大电流的支持，提升用户体验。无论外部接入的充电设备还是供电设备，HUSB311均可以自动检测，自适应调整功率角色，顺利完成PD协议的功率握手。

 

这个方案可以有效地给1-6个电池充电，或给笔记本电脑或手机的大容量电池组放电，通过USB PD协商，它可以通过一个USB Type-C端口实现PD 100W快速充放电功能。这种设计可用于电动工具、物联网设备、电源银行和便携式电子产品。

 

HUSB311的主要特点：

USB PD双重角色(Dual-Role Port)

支援USB PD3.1和USB TCPCI V1.1

Host模式、Device模式和DRP模式的插拔检测

电流能力广播和检测

线缆类型识别

支援VCONN

支持死电池模式

超低功耗待机模式

30V VBUS引脚耐压和CC引脚耐压

支持2个I2C通信地址

支持BIST模式

e-fuse刻录模式

1.35mm x 1.4mm WLCSP-9B和2.5mm x 2.5mm QFN-14L两种封装模式

±2kV HBM ESD

 

►场景应用图

 

►产品实体图

 

►展示板照片

 

►方案方块图

 

►核心技术优势

这个设计是包含一个USB PD DRP控制器HUSB311和一个降压充电器的电源管理解决方案，其特点是通过单个USB Type-C端口实现PD 100W快速充放电功能。USB PD DRP控制器HUSB311与MCU建立了一个Type-C端口管理器，也称为TCPM。由于TCPM的存在，这个EVB可以根据USB Type-C接入的电子产品的类型，自动切换其作为主机、设备或DRP的角色。 

 

此外，HUSB311和PL5500都集成了I2C接口作为从属设备。监测和高级配置可以通过微处理器通过I2C接口进行通信来实现，例如监测PD电源的源容量，通过HUSB311协商的PDO。通过PL5500的I2C接口，PL5500可以灵活地对充电参数进行编程，如输入电流限制、输入电压限制、充电电流、电池充满等。

 

►方案规格

作为Sink
PD Sink功能 5V-20V
电池配置 1-6节
充电电流 最大5A
充电功率 最大100w

作为Source
PD Source功能 5V3A, 9V3A, 12V3A, 15V3A, 20V3.25A
电池配置 4-6节
放电电流 最大5A
放电功率 最大100w