解決方案 | 瑞薩100W USB Type-C?輸入電源轉(zhuǎn)換器方案

近年來，為了實(shí)現(xiàn)更加出色的性能，各種數(shù)碼設(shè)備上的USB標(biāo)準(zhǔn)一直在發(fā)生變化。其中，USB Type-C憑借多種性能優(yōu)勢逐漸成為主流趨勢。2022年10月4日，歐洲議會(huì)頒布了一項(xiàng)法案，規(guī)定從2024年底開始，所有在歐洲銷售的便攜智能設(shè)備新機(jī)（手機(jī)、平板電腦等）都必須使用USB Type-C的充電接口，這也標(biāo)志著大功率的USB Type-C方案將成為下一代便攜式電子設(shè)計(jì)的必備選項(xiàng)之一。

為了拓展USB Type-C的受用范圍，瑞薩電子推出了100W USB Type-C?輸入電源轉(zhuǎn)換器解決方案，這款USB PD（功率輸出）受電端解決方案，可將 USB Type-C?提供的電源轉(zhuǎn)化為所需電壓，并為后續(xù)設(shè)備供電。

系統(tǒng)框圖

在本方案中采用了瑞薩旗下高性能控制器和電源設(shè)備，包括ISL85415降壓調(diào)節(jié)器、RAA489800雙向升降壓穩(wěn)壓器、R9A02G011 USB PD控制器以及RJK03M5DNS、RJK0651DPB和UPA2816T1S Power MOSFETs。

ISL85415

是一個(gè)500mA同步降壓穩(wěn)壓器，輸入范圍為3V至36V，為各種應(yīng)用提供了一種易于使用的、高效、低BOM數(shù)量的解決方案。ISL85415集成了高側(cè)和低側(cè)NMOS FET，并具有PFM模式，可以提高輕負(fù)載下的效率。該設(shè)備的默認(rèn)頻率為500kHz，但也可以使用300kHz至2MHz的外部電阻器進(jìn)行編程。不僅如此，該產(chǎn)品能夠使用內(nèi)部或外部補(bǔ)償，通過集成兩個(gè)NMOS器件并提供內(nèi)部配置選項(xiàng)，從而減少BOM數(shù)量和設(shè)計(jì)復(fù)雜性。

RAA489800

可提供降壓升壓電壓調(diào)節(jié)和保護(hù)功能。其采用先進(jìn)的Renesas R3?技術(shù)，能夠提供高輕負(fù)載效率、快速瞬態(tài)響應(yīng)和無縫DCM/CCM轉(zhuǎn)換。此外，RAA489800可從高達(dá)23V的各種直流電源獲取輸入功率，并將其安全地轉(zhuǎn)換為高達(dá)21V的穩(wěn)壓電壓。不僅如此，該器件還可以將其輸出端（系統(tǒng)側(cè)）連接的寬范圍直流電源轉(zhuǎn)換為輸入端（ADP側(cè)）的穩(wěn)壓電壓。這種雙向升降壓調(diào)節(jié)功能使RAA489800的應(yīng)用非常靈活。

R9A02G011

是一款基于USB PD規(guī)范3.0協(xié)議和 USB Type-C數(shù)據(jù)線和連接器規(guī)范2.1版本的USB 電能傳輸控制器，它采用了瑞薩的低功耗技術(shù)，并可提供兩種封裝形式：一種易于實(shí)現(xiàn)，另一種能夠節(jié)省空間，可方便開發(fā)者根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

RJK03M5DNS、RJK0651DPB和UPA2816T1S

均是具有低導(dǎo)通電阻、高速切換和高魯棒性的MOSFET。在本方案中分別被用于H橋電路、路徑控制和放電電路部分的設(shè)計(jì)。

得益于以上器件出色的性能，此方案擁有寬輸出電壓范圍可達(dá)到5V至20V，最高支持100W電源。輸出電壓和最大電流可由控制器的寄存器選擇。通過該設(shè)計(jì)，用戶可以輕松實(shí)施高效而簡單的USB PD受電端設(shè)計(jì)。未來瑞薩電子還將持續(xù)輸出高能效的充電方案，為客戶的電子設(shè)備創(chuàng)新提供長效支持。