如何加速USB快充电池充电器设计
当前移动终端所拥有的5g连接、4k超高清显示等功能，往往都是“耗电大户”，远超常规双芯电池的储能。面对这些高耗电应用或设备，usb（pd）快充凭借着高效的充电能力，可为终端快速补充电力能源。不过，对于设计人员来说，要想采用usb pd协议标准并非易事，常常需要复杂的固件开发和额外的硬件设计。比如，type-c端口针脚之间的距离短、电压高（20v），一旦插入或断开连接器的角度不正确，往往会造成损坏。事实上，usb type-c和usb pd规范要求设计者具备软硬件设计技术，以及对usb规范的深入了解。
随着摄像头、ar/vr系统和无线音箱等消费类电子设备逐步引领usb type-c和usb pd技术发展，如何加速产品上市进程，缩短开发周期？如何扩展usb type-c和usb pd技术在工业和医疗等领域的广泛应用？下面adi将分享一些简化usb pd设计的技巧，助您事半功倍。
usb-c充电系统设计挑战分析
usb type-c和usb pd可为数据传输和供电提供对称的24引脚接口规范，使设计人员能够设计实现通用接口。usb-c可提供5v/最高3a的充电电流（15w），而usb pd 3.0可提供5v到20v/最高5a的供电电流（100w）。要设计usb-c充电系统，需要考量以下挑战：
解决信号完整性和速度问题
与各种传统接口相连接
确保设计能够适用于宽电压电流范围，包括支持冷启动（0v，直到端-端检测完成）
确保插入usb-c电源时，充电器和端口控制器能够相互通信
满足消费类设备的小尺寸要求
保持热效率，尽量减少温度升高
为了应对上述挑战，设计者通常要为usb-c协议开发复杂的主机端软件，或者增配额外部件，如外部fet和外部微控制器。不过，一些完全遵守协议的充电系统解决方案，可令设计实现获得大幅简化。另外一些设计有基于事件操作脚本的解决方案，则可让定制过程更为简便。同时，高度集成的ic也将精简大量分立元件的使用。此外，设计者还需要考虑方案应具备在恶劣环境（例如不同的温度或潮湿条件）下保持可靠运行的功能。
另一个必须考虑的因素是使用大容量电池，高耗电的终端设备需要这些电池来维持更长的运行时间。相比于1s电池，2s电池可以在不增加充电电流的情况下增大容量。由于usb-c支持5v到 20v之间的输入电压，而2s或3s电池的电压介于这两者之间，因此借助降压-升压转换器可以弥补这一差距。图2给出了基于2s电池应用的示意流程图。
图2.基于2s电池应用的示意流程图
开箱即用的usb-c兼容性
adi全新usb-c充电系统解决方案符合usb pd 3.0规范，无需进行固件开发，开箱即用，可将开发时间缩短三个月。与同类解决方案相比，其紧凑的体积可将解决方案的尺寸缩小一半。max77958 usb type-c和usb pd充电控制器无需额外的固件开发，得益于其拥有依赖gui驱动的定制脚本、bc1.2协议支持，以及与快速角色转换（frs）、双角色端口（drp）和try.snk模式有关的配置设置。这款独立产品无需外部微控制器，提供开箱即用的usb pd 3.0兼容性，使用户能够在无需开发固件的情况下自行定义终端应用的功能。该产品还具有28v额定电压、防止cc引脚短路到vbus短路保护、集成模数转换器（adc）和湿度检测/防腐蚀等功能，适用于各类恶劣工作环境。
max77958可通过其主i2c接口自主控制配套的充电器。max77961是一款带有集成fet的6a降压-升压充电器，可为大容量2s和3s锂电池快速充电。它为usb pd充电提供宽输入电压范围（3.5v至25v），不需要分立fet，并且不论在有无外部处理器的情况下都可以进行配置。在输入电压为9vin、输出电压为7.4vout、输出电流为1.5aout时，其峰值效率为97%。
有意者可以使用max77958evkit-2s6#（适配2s电池）或max77958evkit-3s6#（适配3s电池）来评估上述两个器件。这两个器件展示了max77958如何利用i2c对 max77961充电器进行控制。
上述adi器件均属于广义usb type-c和usb pd器件系列。而该系列包含高能效充电器和转换器、耐用的自动控制器、电源通路和保护ic等多种产品，可供自由选择组合。
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图2.基于2s电池应用的示意流程图
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