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60W双USB-C口盲插智能功率分配参考设计

6 19, 2019

简介 

USB PD3.0 PPS芯片HUSB339主要特点如下:

慧能泰制作了总功率为60W输出的双USB-C口输出参考设计,实现了双USB-C口盲插智能功率分配功能。当其中任意一个USB-C口接入负载时,该路广播并可以输出60W功率。当两路USB-C口同时连接负载时,两路USB-C口同时广播并可以输出30W功率,总功率一直保持60W输出。该参考设计的主要特点是:

需要说明的是,该参考设计可以在不需要更改硬件情况下,随时通过Type-C接口更改设置。例如,把输出功率改为65W,或者增加PDO(如12V等级)。

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PD小板正面

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PD小板背面

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两块PD小板装配在一起

规格指标 

类别

项目

规格指标

输入特性

输入电压范围

16V~20.5V

USB-C1口输出特性

 

 

充电协议标准

PD2.0, PD3.0, PPS, QC2.0, QC3.0, Apple 5V/2.4A, BC 1.2 DCP

输出电压电流(单插C1口)

5V3A, 9V3A12V3A15V3A20V3A

输出电压电流(双口同插)

5V3A, 9V3A12V2.5A15V2A20V1.5A

输出功率(单插C1口)

60W

输出功率(双口同插)

30W

USB-C2口输出特性

充电协议标准

PD2.0, PD3.0,  PPS, QC2.0,QC3.0, Apple 5V/2.4A, BC 1.2 DCP

输出电压电流(单插C2口)

5V3A, 9V3A12V3A15V3A20V3A

输出电压电流(双口同插)

5V3A, 9V3A12V2.5A15V2A20V1.5A

输出功率(单插C2口)

60W

输出功率(双口同插)

30W

系统连接

两块PD小板与AC-DC大板装配连接参见下图所示。在装配连接之前,AC-DC大板的输出母线电压调节为16V,具有输出65W的能力。两块完全一样的PD小板背靠背装配在一起,然后通过三根线与AC-DC大板连接在一起:VIN连接AC-DC大板的输出母线,GND连接AC-DC大板的输出GND,LP连接AC-DC大板的TL431的参考端。只需要设计一块PD小板的PCB就可以实现该方案。同时,该方案可以动态调节母线电压,当两个PD小板的输出电压均低于12V时母线电压调节为16V;当任意PD小板的输出电压为12V及以上时母线电压调节为20.5V,以此提高整机效率。

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PD小板原理图

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PD小板BOM

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PD小板LAYOUT

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PCB正面


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PCB背面

PD小板效率测试

两个PD小板的静态功耗:36.8mW(20.5V输入)。

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单插60W输出效率曲线

(单口输出5V3A, 9V3A, 12V3A, 15V3A, 20V3A,PD输出电压低于等于12V时输入电压为16V, PD输出大于12V时输入电压20.5V)

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双插2*30W输出效率曲线

(双口均输出5V3A,9V3A,12V2.5A, 15V2A, 20V1.5A, PD输出电压低于等于15V时输入16V,输出大于15V时输入20.5V)

整机效率测试

下面两个图分别给出了PD小板和AC-DC大板连接成的整机效率测试曲线。需要说明的是,AC-DC大板和PD小板的连接通过跳线连接而成,效率并非最优。

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单插60W输出整机效率

(220V输入,单口输出5V3A,9V3A, 12V3A, 15V3A, 20V3A)

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双插2*30W输出整机效率

(220V输入,双口均输出5V3A,9V3A12V2.5A15V2A20V1.5A)

完整参考原理图

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