PD/QC/AFC/SCP等快充多協議芯片CH234設計參考

1、 概述
CH234 單芯片集成 USB PD 等多種協議,支持 PD3.0/2.0,BC1.2 等快充協議,支持 AC/DC 恆壓或限流 輸出模式,內置 DC/DC 控制模塊,高集成度,外圍精簡。集成 VBUS 檢測與放電功能,並且提供過溫、過 壓、過流保護等。可廣泛應用於交流電源適配器、車載充電器、UPS、移動電源等各類場合。
2、功能特點
 支持 5V 至 12V 輸入電壓
 支持 PD3.0/2.0,BC1.2 等多種快充協議
 支持 USB Type-C PD,支持正反插檢測與自動切換
 支持 AC/DC 多檔恆壓或限流高壓電源管理,內置 DC/DC 控制模塊
 單芯片高集成度,外圍精簡,成本低
 內置過流報警模塊 OCA、過壓報警模塊 OVA、超溫報警模塊 OTA
3、應用場合
 交流電源適配器
 車載充電器
 UPS
 移動電源
4、引腳
在這裏插入圖片描述
5、功能說明

5.1. 概述

CH234 支持 PD3.0/2.0,BC1.2 等多種快充協議,支持 AC/DC 恆壓或限流輸出模式,內置 DC/DC 控制 模塊,集成 VBUS 檢測與放電功能,並且提供過溫、過壓、過流保護等。

5.2. VHV 引腳 VHV 引腳爲芯片的高壓電源輸入引腳,連接電源芯片的輸出端口,CH234 芯片通過將 FB 引腳連接至 電源芯片的反饋引腳來調節電源芯片輸出端口的電壓,CH234 剛上電時,調節的電源芯片的輸出電壓默認 爲 5V,當檢測到 PD3.0/2.0 的受電端後,CH234 會根據協議的握手情況自動調節電源芯片的輸出電壓。

5.3. VDD 引腳 VDD 引腳爲芯片的工作電源輸入引腳,外接 0.1uF~1uF 退耦電容,需要串聯 430Ω~680Ω電阻至 VHV 引腳。

5.4. GATE 引腳 GATE 引腳爲開漏輸出引腳,內置到 VHV 引腳的上拉電阻(上拉電阻阻值範圍在 44KΩ~64KΩ),外 接至輸出 PMOS 的柵極,用於控制 VBUS 電源輸出。當未檢測到設備接入時,GATE 引腳默認爲高電平, PMOS 關斷;當檢測到設備接入時,GATE 引腳被拉低,此時 PMOS 被導通。

5.5. FB 引腳 FB 引腳爲多檔恆壓或限流電源管理 PM 的調節輸出端口,接至電源芯片的反饋引腳。

5.6. VBUS 引腳 VBUS 引腳用於輸出電壓檢測與放電管理,接至受電端的 VBUS 引腳。

5.7 ISEN 引腳 ISEN 引腳用於輸出電流檢測,負責動態線補,恆流採樣、過流保護。 保護電流檔位可根據用戶需求定製,具有 3 檔可選。默認使用 15mΩ採樣電阻時檔位可選 3A、2A、 1.5A,修改採樣電阻值可達到自定義過流保護點的目的。

5.8. CC1/CC2 引腳 CC1/CC2 引腳用於設備接入檢測,PD 協議握手,支持 Type-C Source,3A 輸出模式。在設備連接後, 如果 CH234 檢測到 CC1/CC2 連接斷開(設備移除),則將 GATE 引腳拉高,關斷 PMOS,停止對受電端供電。 CC1/CC2 引腳的 ESD 在 4KV 左右。

5.9. UD+/UD-引腳 UD+/UD-引腳用於 BC1.2 快充協議握手。 UD+/UD-引腳的 ESD 在 4KV 左右。

6、參考電路

6.1. AC/DC 電源適配器 USB PD 電路、光耦陽極驅動 該圖僅供參考,FB 引腳驅動光耦陽極,用於 USB Power Delivery 電源適配器及 BC 等多種協議的快 速充電,需要根據實際應用選擇元器件參數等。C2 影響輸出電壓的紋波,通常在輸出電壓 12V 時 D1 充電 頻繁,而輸出電壓 5V 時 D1 充電間隔可能較長,所以低電壓時紋波更大。在該電路的實際成品中,實測 對外端口的 ESD 可達 4KV 左右。

圖中 MOSFET 型號和參數僅爲基本配置,建議優先選擇更低內阻 Rds 的器件以降低損耗。

圖中 C5、C6、C7、C8、R4、R5 用於 CH234 的 PD 認證測試,爲可選配置,當用戶無需通過 PD 認證測 試時,CH234 芯片的 CC1/CC2 引腳直接接至受電端的 CC1/CC2 引腳;當用戶需要通過 PD 認證測試時,須 在 CC1 和 CC2 線上串聯 150Ω電阻,並在 150Ω電阻的兩端連接 270pF 電容至 GND。

設計交流電源側 AC/DC 控制電路和選擇參數時要考慮三大因素:AC 輸入電壓源支持 85V 到 264V;輸 出電壓支持 5V 到 12V 及 10%餘量;負載電流支持空載(約 10mA)到滿載(例如 3A 或者 5A)。
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