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安森美半導(dǎo)體實現(xiàn)高通QC3.0的完整方案

如今，智能手機、平板電腦等便攜式設(shè)備隨著用戶的所需而不斷增大屏幕和增多功能，耗電量明顯增加，如何延長電池續(xù)航時間成為工程師需要解決的重要問題。同時，用戶需要快速充電，使電源適配器所需的功率也增加，高通快速充電技術(shù)是應(yīng)此需求而生。

高通快速充電技術(shù)概覽

采用傳統(tǒng)的5 V輸入電壓充電，由于輸出大電流和線性阻抗產(chǎn)生的壓降限制電池充電IC輸入對輸出電壓余量，且產(chǎn)生更多熱量和能效損失導(dǎo)致手機系統(tǒng)顯著發(fā)熱，而減小輸出電流則需要更長的充電時間。高通快速充電技術(shù)突破傳統(tǒng)5 V充電的限制，減少線路損耗，為電池充電IC提供充足的余量，改善熱性能，實現(xiàn)更高轉(zhuǎn)換能效，大大縮短充電時間。例如，若電纜電阻300 m?，便攜式設(shè)備中總電阻300 m?，采用傳統(tǒng)的5 V電壓充電，根據(jù)USB電池充電規(guī)范1.2版（USB BC 1.2），Micro USB電纜的最大電流限制在1.8 A，輸入功率為9 W，功耗為（1.8）2x（0.3 + 0.3）=1.94 W，能效損失達到22%;若采用高通快速充電，將輸入電壓提高至9 V，在相同輸入功率9 W的情況下，輸入電流為1 A，此時功耗僅為12 x （0.3 + 0.3） = 0.6 W，能效損失僅為5 V/1.8 A的1/3，減小發(fā)熱量，且實現(xiàn)更快充電。

高通快速充電現(xiàn)已升級至QC3.0，比上一代QC 2.0更進一步提升充電效率和加快充電速度。QC 2.0提供5V、9V、12V和20V四檔充電電壓，QC3.0則以200mV為步幅，提供從3.6V到20V電壓的靈活選擇。采用高通 QC 3.0時，便攜式設(shè)備通過USB接口的D+和D-信號提交電壓選擇請求，在同一時間可能有不規(guī)律的USB數(shù)據(jù)通信。關(guān)于QC3.0支持的總線電壓（VBUS）范圍，A級為3.6 V至12 V，B級為3.6 V至20 V。QC 3.0在分立模式下等同于QC 2.0，以0 V、0.6 v、3.3 V三級邏輯通過靜態(tài)D+/D- 值選擇VBUS;在連續(xù)模式下，新的QC 3.0以200 mV小步幅增加或降低VBUS，讓便攜式設(shè)備選擇最適合的電壓達到理想充電效率，更具靈活性，其最大負載電流限制為3 A，最高功率可達60 W。

QC 3.0兼容于先前的QC版本，并可支持最新的USB Type-C接口，其工作原理是：在電源適配器里的次級端需要一個IC經(jīng)由USB電纜來連接高通IC，USB D+和D-用于發(fā)送來自便攜式設(shè)備的信息到適配器，次級端控制器處理所需的輸出電壓，解碼D+和D-信號信息，請求初級端AC-DC控制器通過光耦來調(diào)節(jié)所需的輸出電壓，從而減小損耗，提高充電效率。

安森美半導(dǎo)體致力于推動高能效創(chuàng)新，是全球電源方案的領(lǐng)袖，為配合新一代快速充電技術(shù)，公司推出符合新的高通QC 3.0的AC-DC適配器方案，支持更小尺寸的適配器，具有能效高、空載待機能耗低等優(yōu)勢，支持高通QC 3.0高壓專用充電端口（HVDCP）A級和B級規(guī)格，和向后兼容舊的QC 2.0協(xié)議，并符合UL認證和歐盟能效標準（CoC V5 TIer-2）要求，提供領(lǐng)先業(yè)界的高能效。該方案集成NCP4371次級端充電控制器、NCP4308同步整流（SR）控制器和NCP1361/6初級端穩(wěn)流準諧振（QR） PWM控制器。

其中，NCP4371次級端QC3.0充電控制器支持充電器USB VBUS根據(jù)手機或便攜式設(shè)備的需求而變化，為優(yōu)化電池充電時間，USB VBUS可在3.6 V-20 V以分立步幅配置，兼容USB BC 1.2，提供+/-3%的恒壓和恒流調(diào)節(jié)，內(nèi)置可配置的功率限制功能，具備內(nèi)部或外部放電功能選擇，軟短路限流降至VBUS = 2.2 V，外部元件少，無需次級端并聯(lián)穩(wěn)壓器如TL431，就能實現(xiàn)一個充電器設(shè)計，節(jié)省了成本和所需空間。