#参考设计#具有OTG功能的4.5A NVDC单电池充电器 USB PD设计方案

描述

MP2731 USB PD参考设计:具有OTG功能的4.5A NVDC单电池充电器

*附件:#参考设计#具有OTG功能的4.5A NVDC单电池充电器.pdf

1.1 描述

MP2731 USB供电(PD)参考设计为USB PD应用提供了符合USB PD3.0规范的完整解决方案。该参考设计的主要组件包括[MP2731] (4.5A NVDC单节锂离子电池充电器)和CCG3PA(USB PD控制器)。

本参考设计提供了一个双向DRP Type-C端口。当连接USB输入时,该端口作为上游端口(UFP)为电池充电;当USB PD接收器连接到Type-C端口时,该参考设计作为下游端口(DFP)为接收器设备提供5V USB On-the-Go(OTG)功能。该设计为NVDC架构提供电源路径管理功能,适用于智能手机、平板电脑和各种便携式充电应用。

1.2 性能

  • 5V至16V工作输入电压范围,支持通用固定PDO电压
  • 高达22V的最大持续运行电压
  • 4.5A,1.35MHz高效率降压充电器
  • 支持USB PD 3.0和BC 1.2协议
  • 提供USB On-the-Go(OTG)功能,可通过电池为USB端口供电
  • 高达9A的电池放电电流
  • 窄电压DC(NVDC)电源路径管理功能
  • I^2^C 接口,用于配置系统参数
  • 高精度:±0.5%充电电压调整率,±5%充电电流调整率
  • 可调JEITA阈值,用于电池温度保护
  • 提供热调节回路和过热关断保护
  • 输入和系统过压保护(OVP)

usb图1:USB PD解决方案模块

1.3 应用

  • 平板电脑
  • 智能手机
  • 移动设备

参考设计

2.1 功能框图

MP2731 USB PD参考设计将高度集成的MP2731充电器和通用PD控制器(CCG3A)搭配应用,提供了一种经济高效的解决方案,可实现高达18W的PD快速充电。该设计采用通用Type-C连接器作为双向输入。框图中的背对背输入FET配置为可选项,因为MP2731还提供了一个内部输入阻断FET帮助进一步减小PCB尺寸并降低BOM成本 (见图2)

usb

图2:MP2731 USB PD充电器系统功能框图

2.2 相关解决方案

本参考设计基于以下MPS 解决方案:

表一: MPS 解决方案

MPS 集成电路描述
[MP2731GQC-0000]具有USB On-the-Go(OTG)功能的4.5A NVDC单电池充电器

系统规格

表2: 系统规格

参数规格
输入电压范围5 至 6V
满电电压4.2V, 通过I^2^C可配置
充电电流3.0A, 通过I^2^C可配置
输入电压调节4.6V, 通过I^2^C可配置
输入电流调节0.5A, 通过I^2^C可配置
OTG电压调节5.1V, 通过I^2^C可配置
OTG电流限制2.4A, 通过I^2^C可配置
板尺寸78mmx63mmx12mm
效率>90%

测试结果

3.1 充电效率

VIN = 5V, 9V, or 12V, VBATT = 3.8V, RL_DCR = 21mΩ, 不包括外部阻断FET(Q1,Q2)图3:

usb

效率与充电电流的关系

3.2 散热测量

条件: VIN = 12V, VBATT = 3.8V, IBATT = 3A, TA = 24°C.

usb

审核编辑 黄宇

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