提出一种新的USB-C简化设计架构 并全面支持所有USB-C功能

提出一种新的USB-C简化设计架构 并全面支持所有USB-C功能

一种新的USB-C架构

图1显示了一种新的USB-C架构，该架构由ISL95338双向降压-升压稳压器和ISL95521A组合式电池充电器或ISL9238降压-升压电池充电器组成。这种新架构允许系统通过USB-C端口给电池充电，当两个PD充电器插入USB-C_1和USB-C_2时，还支持快速充电功能。无需额外复杂的端口控制逻辑电路或IC，该架构的两个端口就可全面支持USB 3.1 On-The-Go（OTG）。

图1. 瑞萨电子电池充电器架构 – 双USB-C端口，采用两个降压-升压稳压器和一个降压充电器

图2. 现有电池充电器架构 - 单一降压-升压充电器+复杂的外部逻辑电路

本文提出的瑞萨电子架构克服了所有这些缺点。图1显示，两个ISL95338并联，将两个USB-C端口连接到ISL95521A电池充电器。简化了系统架构，为客户节省了大量成本，因为去掉了不少元件，包括各个PD控制器、ASGATE和OTG GATE。最重要的是，使用了更少的元件但并未降低性能。例如，如果电池需要充电，那么就直接从USB-C输入向ISL95521A供电。此外，将两个ISL95338并联，可为客户应用提供更多选择。

例如，可以采用具有不同额定功率的两个USB-C输入来实现大功率电池充电，这意味着，电池充电功率高于单个USB-C输入功率。图1说明了这是如何实现的：在电压回路中放置一个ISL95338（设定为较高额定功率的USB-C）为ISL95521A输入提供恒定电压（V0），另外在电流回路中放置一个ISL95338（设定为较低额定功率的USB-C），自动为ISL95521A提供最大功率。换言之，无需增加额外的电路或逻辑来决定两个并联的ISL95338降压-升压稳压器的不同额定功率。

图3. 实现4个USB-C端口的瑞萨电子电池充电器架构 - 4个降压-升压稳压器+1个降压充电器

可编程电源解决方案

在传统的USB-A和USB-B应用中，输入电压是固定值，这给USB-C应用带来了新的挑战，因为USB-C端口还可以接受可变输入电压。解决办法是可编程电源（PPS）功能，这种功能允许电源的输出电压和电流以20mV/50mA步进编程和调节，以优化电源通路。如图4所示，ISL95338降压-升压稳压器非常适合用于实现PPS，因为该稳压器可以利用USB-PD控制器的SMBus通信，输出可调的双向电压。

图4. 新型瑞萨电子 PPS架构

结论

将ISL95338用在多端口USB-C电池充电系统中，可实现一种新的、易于使用的充电架构。与现有的充电架构相比，瑞萨电子的新架构能够以低很多的成本实现，而且提供更高的性能、更快速的充电和更长的电池寿命。此外，所有USB-C端口要求都能完全满足，包括能实现PPS，这是未来应用需要增加的关键USB功能之一。

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