PD/QC/AFC/SCP等快充多协议芯片CH234设计参考

1、 概述
CH234 单芯片集成 USB PD 等多种协议,支持 PD3.0/2.0,BC1.2 等快充协议,支持 AC/DC 恒压或限流 输出模式,内置 DC/DC 控制模块,高集成度,外围精简。集成 VBUS 检测与放电功能,并且提供过温、过 压、过流保护等。可广泛应用于交流电源适配器、车载充电器、UPS、移动电源等各类场合。
2、功能特点
 支持 5V 至 12V 输入电压
 支持 PD3.0/2.0,BC1.2 等多种快充协议
 支持 USB Type-C PD,支持正反插检测与自动切换
 支持 AC/DC 多档恒压或限流高压电源管理,内置 DC/DC 控制模块
 单芯片高集成度,外围精简,成本低
 内置过流报警模块 OCA、过压报警模块 OVA、超温报警模块 OTA
3、应用场合
 交流电源适配器
 车载充电器
 UPS
 移动电源
4、引脚
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5、功能说明

5.1. 概述

CH234 支持 PD3.0/2.0,BC1.2 等多种快充协议,支持 AC/DC 恒压或限流输出模式,内置 DC/DC 控制 模块,集成 VBUS 检测与放电功能,并且提供过温、过压、过流保护等。

5.2. VHV 引脚 VHV 引脚为芯片的高压电源输入引脚,连接电源芯片的输出端口,CH234 芯片通过将 FB 引脚连接至 电源芯片的反馈引脚来调节电源芯片输出端口的电压,CH234 刚上电时,调节的电源芯片的输出电压默认 为 5V,当检测到 PD3.0/2.0 的受电端后,CH234 会根据协议的握手情况自动调节电源芯片的输出电压。

5.3. VDD 引脚 VDD 引脚为芯片的工作电源输入引脚,外接 0.1uF~1uF 退耦电容,需要串联 430Ω~680Ω电阻至 VHV 引脚。

5.4. GATE 引脚 GATE 引脚为开漏输出引脚,内置到 VHV 引脚的上拉电阻(上拉电阻阻值范围在 44KΩ~64KΩ),外 接至输出 PMOS 的栅极,用于控制 VBUS 电源输出。当未检测到设备接入时,GATE 引脚默认为高电平, PMOS 关断;当检测到设备接入时,GATE 引脚被拉低,此时 PMOS 被导通。

5.5. FB 引脚 FB 引脚为多档恒压或限流电源管理 PM 的调节输出端口,接至电源芯片的反馈引脚。

5.6. VBUS 引脚 VBUS 引脚用于输出电压检测与放电管理,接至受电端的 VBUS 引脚。

5.7 ISEN 引脚 ISEN 引脚用于输出电流检测,负责动态线补,恒流采样、过流保护。 保护电流档位可根据用户需求定制,具有 3 档可选。默认使用 15mΩ采样电阻时档位可选 3A、2A、 1.5A,修改采样电阻值可达到自定义过流保护点的目的。

5.8. CC1/CC2 引脚 CC1/CC2 引脚用于设备接入检测,PD 协议握手,支持 Type-C Source,3A 输出模式。在设备连接后, 如果 CH234 检测到 CC1/CC2 连接断开(设备移除),则将 GATE 引脚拉高,关断 PMOS,停止对受电端供电。 CC1/CC2 引脚的 ESD 在 4KV 左右。

5.9. UD+/UD-引脚 UD+/UD-引脚用于 BC1.2 快充协议握手。 UD+/UD-引脚的 ESD 在 4KV 左右。

6、参考电路

6.1. AC/DC 电源适配器 USB PD 电路、光耦阳极驱动 该图仅供参考,FB 引脚驱动光耦阳极,用于 USB Power Delivery 电源适配器及 BC 等多种协议的快 速充电,需要根据实际应用选择元器件参数等。C2 影响输出电压的纹波,通常在输出电压 12V 时 D1 充电 频繁,而输出电压 5V 时 D1 充电间隔可能较长,所以低电压时纹波更大。在该电路的实际成品中,实测 对外端口的 ESD 可达 4KV 左右。

图中 MOSFET 型号和参数仅为基本配置,建议优先选择更低内阻 Rds 的器件以降低损耗。

图中 C5、C6、C7、C8、R4、R5 用于 CH234 的 PD 认证测试,为可选配置,当用户无需通过 PD 认证测 试时,CH234 芯片的 CC1/CC2 引脚直接接至受电端的 CC1/CC2 引脚;当用户需要通过 PD 认证测试时,须 在 CC1 和 CC2 线上串联 150Ω电阻,并在 150Ω电阻的两端连接 270pF 电容至 GND。

设计交流电源侧 AC/DC 控制电路和选择参数时要考虑三大因素:AC 输入电压源支持 85V 到 264V;输 出电压支持 5V 到 12V 及 10%余量;负载电流支持空载(约 10mA)到满载(例如 3A 或者 5A)。
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