充电器快充技术解析:从QC到PD的进化之路

2024-06-13 10:33:00
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摘要:充电器快充技术解析:从QC到PD的进化之路

充电器一般分两种:1, A 口充电器, 就是我们常见的 USB 口, 如下图, 这种通用 快充协议叫: QC3.0,QC2.0 快充, 是属于快充刚开始的充电协议, 支持 5V,9V,12V 和 20V 电压输出充电器, 充电器功率一般为 18W.

2, 是因为 TYPE C 的普及, 慢慢很多手机更换用 TYPE C 口了, 也诞生了 TYPE C 的通用快充协议名称: PD 快充, PD 快充有 PD2.0 (5V,9V,12V,15V,20V), PD3.0(PD2.0 的基础上, 再增加 0.02V 更细分化的调压, 不像 PD2.0 一样, 直接 5V 变 9V, 这个在手机充电时有很多益处, 但是在我们快充诱骗芯片来说, 考虑到 PD2.0 兼容性, 这个用处很低) , PD3.1(在 PD2.0 和 PD3.0 上, 再增加28V, 48V 输出, 不过目前因为热拔插问题, 过高电压浪涌比较大, 接口容易浪涌击黑, 所以目前很少有批量量产, 可以不做考虑) , 因为 TYPE C 口有很多脚, 自然也兼容了 A 口的功能, 所以 TYPE C 快充一般也兼容了 QC3.0 和 QC2.0 快充协议, 但注意 A 口就兼容不了 PD 快充协议

如何选择好的充电器的快充电压诱骗芯片, TYPE C 的 PD 快充肯定要兼容的, 一般我们说兼容 PD 快充, 或者兼容 PD2.0 和 PD3.0 快充的 5V,9V,12V,15V 就可以了, 同时为了更好的兼容市面上的充电器, 自然要把 A 口快充充电器也要加上, 所以也要芯片兼容 QC3.0 和 QC2.0 快充协议的电压诱骗, 目前来说平芯微的 PW6606 快充电压诱骗芯片在这块领域上, 取得很多客户的拥戴和采用设计产品上。 如下图是 PW6606 的芯片规格书介绍, 通过外围一个普通电阻可以是 0603 封装或者更小的 0402 封装都可以, 来设置我们要 TYPE C 和 USB A 口快充充电器输出电压为 5V,9V,12V,15V和 20V 任意一个。 支持 PD3.0/2.0QC3.0/2.0, 兼容性广, 应用如电动工具, 无线充电器取电, 各小家电产品等等, PW6606 很多可以想象的产品设计, 丰富工厂的产品设计和成本。

PW6606 快充电压诱骗芯片的电路图和外围复杂程度。

外围两个电阻 R1 和 R2 起到唤醒 TYPE C 充电器的作用, RVDD 和 CVDD 起到给 PW6606 供电和分压的作用, 更好的保护芯片的 VDD 引脚, R3 是诱骗电压设置引脚, 如用 4.7K 就是让充电器输出 12V, 用 10K 就是让充电器输出 15V, 用 15K 就是让充电器输出 20V, 用 1K 就是让充电器输出9V, R4 是 PD 专用的请求电流的作用, 因为 PD 快充有功率区分, QC3.0/2.0 就无快充功率区分,所以 R4 可以根据自己需求来, 也可以 NC=悬空=不接, 这是讲 PD3.0/2.0 简称 PD 快充的电路。PW6606 也可以用于 A 口充电器的 QC3.0 和 QC2.0 快充电压诱骗芯片用, 如上图电路, 就只需要用到 RVDD 和 CVDD 起到给 PW6606 供电和分压的作用, 更好的保护芯片的 VDD 引脚, 和一个R3 来设置让充电器诱骗输出的电压值就可以, 电路更加的简单了。PW6606 具有更好的安全保护作用:

如上图, TYPE C 口因为引脚多, 分上下各 12 个引脚, 总的 24 个分布, 所以各引脚间距很短, 虽然现在根据不同产品, 会有的去掉一些无用的引脚, 采用 16 引脚和 8 引脚等等, 但是 24 个引脚的分布位置还是不变的如低质量线材, 偶尔因为人懒会 USB 拔插动作不良, 溅到水短路等。 这些 都会容易在快充电压诱骗芯片在诱骗输出高压后, 会找出芯片异常损坏, 导致多种不良现象等等。

从 2019 年开始, QC3.0 兴起的时间已经在 A 口也会出现这种了, 但是不良很少, 平芯微的 FP6601Q QC3.0 协议芯片就是用于充电器端的, 也是常用高耐压引脚, 所以我们早早就了解到了市场对快充各种会导致的异常的需求改善和优化。下图是平芯微 PW6606 的引脚耐压, VDD 可达 24V, CC1 和 CC2 和 D+,D-也是可达 28V, PW6606具有更好的电压保护能力。

以下是其他同类型芯片的 CC1,CC2, DP,DP(D+,D-)引脚的耐压。

PW6606 的 CC1, CC2/D+/D- 的耐压为 24V, 如果 CC1/CC2 /DP/DM 任意端口电压误触 VBUS 电 源, 那么内部的保护机制会断开 VBUS 的连接, 保证设备的安全。我的充电器是 12V 的, 但是我设置是 15V 或者 20V 输出, 怎么办? 可以向下兼容吗?PW6606 有向下兼容功能, 会根据 VSEL 引脚电阻设置诱骗对应电压, 如设置为 15K 则诱骗 20V,诱骗充电器端 20V 电压失败时, 会自动降级诱骗 12V, 二次诱骗 12V 失败, 则会降压诱骗9V, 诱骗 9V 失败则会转到 AFC 协议诱骗 9V, 诱骗 9V 失败, 则会诱骗 5V。

PW6606 采用 CPC8 封装, (MSOP8 贴片稍微小一点) 可以从平芯微网站直接下载芯片的封装库,或者按芯片规格书最后第二页的封装尺寸自行画。
测试: PW6606 的 6 脚 R3 用 15K, 5 脚的 R4 是 NC 悬空, R3=15, 对应诱骗 20V 输出电压1, 使用 C 口的 PD 快充 20W(5V-12V) 充电器, PD 诱骗输出 12V;

2, 使用 C 口的 PD 快充 65W(5V-20V) 充电器, PD 诱骗输出 20V;

3, 使用 A 口的 18W(5V-12V) QC3.0 快充充电器, QC 诱骗输出 12V;

4, 使用 A 口的 PD 65W(5V-20V) 快充充电器, QC 诱骗输出 20V;


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