簡介

智能手機、平板電腦和超薄筆記本等新型電池供電移動設備所要求的輕薄特性，讓 USB Type-C 充電接口成為便攜式設備制造商的更佳選擇，并被廣泛采納。而歐盟委員會 (EC) 更是于 2022 年 6 月頒布了一項指令，要求下一代便攜式設備均兼容 USB Type-C 充電連接器，以盡量減少電子垃圾。

與傳統(tǒng)的 micro-USB 和 USB Type-A 端口相比，USB Type-C 端口憑借多項優(yōu)勢助力實現(xiàn)穩(wěn)健的系統(tǒng)設計，例如更高功率、更小尺寸、雙向充/放電能力，并且支持任一方向插入。

不過，實現(xiàn) USB Type-C 端口還需要額外的組件。圖 1 顯示了 USB Type-C 充電系統(tǒng)的傳統(tǒng)架構，通常包括用于 CC1/CC2 通信的 Type-C?CC 控制器、用于實現(xiàn)輸入過壓保護 (OVP) 的 VBUS 保護器、用于給 CC 控制器供電的低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器以及用于電源管理的雙向充電器。

由圖 1 可見，USB Type-C 系統(tǒng)較為復雜。對不需要?USB 供電 (PD)?通信能力的 15W 以下的應用而言，全功能的 USB PD 控制器性價比較低。本文提出的集成解決方案采用?MP2722?規(guī)避了傳統(tǒng) USB Type-C 架構的缺點，并進一步簡化了設計過程。MP2722 是一款單電池充電芯片，它將 USB Type-C 充電系統(tǒng)所需的組件都集成在單個芯片中。

采用 MP2722 實現(xiàn)集成型解決方案

集成型 USB Type-C 電池管理解決方案可在節(jié)省空間的同時降低系統(tǒng)復雜性。MP2722 是一款適用于鋰離子或鋰聚合物電池的 5A 單電池窄電壓直流 (NVDC) 降壓充電芯片，它集成了 USB Type-C 雙角色端口 (DRP) 檢測功能。除了功率 MOSFET，MP2722 還集成了一個 DRP CC 控制器，可分別為輸入或 CC 引腳提供高達 26V 和 22V 的絕對最大輸入電壓 (VIN)，因此無需為 VBUS 和 CC 引腳提供外部 OVP。

如圖 2 所示為采用 MP2722 實現(xiàn)的 15W USB Type-C DRP 方案典型應用電路，該方案僅需一個電感和幾個電阻、電容。

在不需要微控制器 (MCU) 的情況下，MP2722 還可作為獨立器件工作，所有參數(shù)均由一次性可編程 (OTP) 存儲器單元配置。

USB Type-C 的 Sink、Source 和 DRP 端口

接收端口和源端口共享 USB Type-C 端口上的物理插座，這與傳統(tǒng)的 USB Type-A 和 Type-B 端口不同。 根據(jù) USB Type-C 規(guī)范，接收端口應在 CC1 和 CC2 引腳上提供一個下拉電阻（Rd），通常為 5.1kΩ，源端口應在 CC 引腳上根據(jù)源電流能力提供一個上拉電阻（Rp）。Rp 可等效為上拉電流源。DRP 端口支持源端口或者接收端口，也就是說，Rp 和 Rd 應在兩個 CC 引腳上定期切換。表 1 顯示了源模式下的 Rp 需求。

當兩個 USB Type-C 連接器連接之后，其中一個 CC1 或 CC2 引腳通過 USB Type-C 電纜中的 CC 通道連接。通過監(jiān)控 CC 引腳上的 Rp 和 Rd值，USB Type-C 設備可以檢測連接了源端還是接收端，并在接收模式下根據(jù)不同的 Rp 值設置適當?shù)妮斎腚娏飨拗?(IIN_LIM)。

圖 3 顯示了通過 USB C 到 USB C 電纜連接源端和接收端的模型，其中，Ra 表示未施加電源 (VCONN) 時電纜上的電子標簽（E-mark IC）電阻。

傳統(tǒng)電纜

傳統(tǒng)電纜是一端帶 USB Type-C 連接器、另一端帶 USB Type-A 連接器的電纜。這種電纜可實現(xiàn) USB Type-C 產品和 USB Type-A 產品之間的互操作性。由于 USB Type-A 端口上沒有 CC 引腳，因此 USB Type-C 連接器中的 CC1 和 CC2 引腳應通過一個 56kΩ 的電阻上拉至 VBUS 引腳，以維持其 500mA 的默認電流能力。然后，接收端口可遵循其他協(xié)議，例如 USB 電池充電規(guī)范 1.2 (BC1.2)，汲取超過 500mA 的電流。

不同端口的 DRP 操作

MP2722 單電池充電器集成了 USB Type-C Source/Sink 檢測算法，并支持 DRP 切換功能，以在源模式和接收模式之間自動切換。圖 4 顯示了 USB Type-C DRP 端口的狀態(tài)機，其中 vOpen 是指源端 CC 引腳的開路閾值，vRa 指配件連接到 CC 引腳時的電壓。

為避免兩個 DRP 端口相互連接的隨機結果，MP2722 支持 Try.SRC 和 Try.SNK 模式，當 USB Type-C 端口連接到另一個未啟用 Try.SRC 或 Try.SNK 的DRP 端口時，USB Type-C 端口可分別作為源和接收器運行。當 USB Type-C 設備主要用作源端（例如充電寶中的 DRP 端口）或接收端（例如手機中的 DRP 端口）時，該功能很有用。

圖 5 顯示了帶 Try.SRC 功能的 USB Type-C DRP 模式。

圖 6 顯示了帶 Try.SNK 功能的 USB Type-C DRP 模式。

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