基于国际大厂器件Type-C车用充电器的解决方案

2016年11月22日，致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布，其旗下友尚推出基于国际大厂器件的QC3.0+USB PD二合一Type-C车用充电器解决方案。
 

图示1-大联大友尚推出QC3.0+USB PD 二合一Type-C车用充电器解决方案系统架构图

该方案最高功率可达60W，采用MCU与开放式软件设计，能自动识别负载充电协议为QC3.0或USB PD，并共享一个Type-C接口，具有成本低，弹性大的优点。MCU采用市场应用最广的ARM Cortex M0系列，以大联大友尚代理的意法（ST Micro）STM32F030K6，搭配飞兆（Fairchild）FUSB302 Type-C控制器，与安森美（ON Semi）QC3.0识别IC NCP4371，电源控制芯片则采用安森美升降压（Buck-Boost）IC NCP81239。
 

图示2-大联大友尚推出QC3.0+USB PD二合一Type-C车用充电器解决方案线路图

Type-C是新一代的USB接口，正反都可以插，USB PD输出电压可提供5V、9V、12V、15V、20V等多种选择，功率最大可以达到100W电力，而且Type-C接口很细小，所以适合笔电、平板到手机，以至小小的周边产品都可以配备。而QC3.0乃是为手机量身打造，输出电压以每 200mV 为增量，于 3.6V 至 20V 的电压范围内，让手机选择最适合的电压与理想的充电电流，进而将电能损耗最小化、提升充电效率并改善热表现。因此友尚结合QC3.0与USB PD，推出单一Type-C接口输出的QC3.0+USB PD二合一车用充电器，让使用者可以方便的对手机、平板与笔记本电脑充电。
 

图示3-大联大友尚推出QC3.0+USB PD二合一Type-C车用充电器解决方案之MCU-STM32F030K6 features

本方案输入由汽车电池点烟座提供大功率电源，经由安森美的升降压电源转换控制芯片NCP81239驱动功率开关，以调节输出电压与电流。MCU负责识别、判断负载充电需求与控制升降压电源转换芯片，以输出负载所需的电源规格，采用的是意法STM32F030K6。MCU可直接连接Buck Boost IC内建的I²C bus来设定负载所需的输出电压值，电压设定采每100mV为增量，超越QC3.0所需的200mV增量规格。NCP81239搭配四颗Power Mosfet开关、一颗电感、与滤波电容，根据输出入电压差可自动调整为升压（BOOST）或降压（BUCK）架构，输出5V~20V，符合USB PD需求的电压规格。
 

图示4-大联大友尚推出QC3.0+USB PD二合一Type-C车用充电器解决方案之Type-C Controller-Fairchild FUSB302 Feature

本方案负载充电协议支持QC3.0与USB PD，并共享一个Type-C接口。Type-C与USB PD协议是经由侦测USB接口的CC1与CC2讯号，并透过飞兆的Type-C控制IC FUSB302，经由I²C接口与MCU连接。QC3.0快充协议则采用安森美的QC3.0 控制IC NCP4371连接USB接口的D+/D-讯号。MCU负责识别、判断负载充电需求与控制升降压电源转换芯片，以输出负载所需的电源规格。

图示5-大联大友尚推出QC3.0+USB PD 二合一Type-C车用充电器解决方案之QC3.0 HVDCP Controller-ON NCP4371 feature

图示6-大联大友尚推出QC3.0+USB PD二合一Type-C车用充电器解决方案之Buck Boost Power Controller-ON Semi NCP81239 Feature

图示7-大联大友尚推出QC3.0+USB PD二合一Type-C车用充电器解决方案开发板照片

* 汽车点烟座输入接口，Input voltage：12V，

* Type-C输出接口，Output voltage @Max. load current如下：

． QC3.0：3.6V~12V @3A， 

． USB PD：5V/9V/12V/15V/20V @3A

* 满载平均效率约95%

* 自动识别负载充电接口，QC3.0由D+/D-识别充电协议，USB PD由CC1/CC2识别充电协议