基于RICHTEK RT7880 及RT7738 的自动功率调节之适配器方案

凡举目前手机、NB等日常用品,目前使用TYPE-C充电的装置越来越多了,出门常会有充电口不够的情况发生,所以在电源端多C口的充电需求也越来越多,基于RT7738及RT7880多C口充电的方案就可以达到这样的目的。

早先的方案在多口同时输出时,有些方案采取多组transformer的架构,可是这样的作法会让整体方案的体积过于庞大。后来有人提出了单一transformer的方案,由于只有一组transformer,所以当两个口都接入充电设备时输出电压通常只能两个口都降到5V,这时就无法实现快充或者是高压充电。譬如当同时接笔记本跟手机时,笔记本内部可能为高压buck charger,此时5V就无法对笔记本进行充电
目前提出这方案的基本架构是先利用RT7738将AC电源转出一个DC电源,RT7880则是一颗带buck-boost PWM control的PD协议握手芯片,可以根据握手内容产生出相对应电压供电给终端设备。
这样架构的好处是一样一组transformer,且在输出端RT7880集成了PD协议及PWM control,在体积上一样不会太大。可是两个C口可以独立供电,所以不会被彼此的输出电压受限住。
另外RT7880内部含有ARM Cortex-M0的内核,可以实现两颗芯片的通讯,这时我们就可以实现动态的功率分配,让两个C口的总输出不超过输入端的最大负载,而且还能尽可能的在能力范围内供给最大的输出功率



方案主要分两个部分,内容如下:
首先由RT7738 将AC电源转出19V/2.37A的DC电源,4点平均效率如下表RT7738 Eff
RT7880负责PD及QC的充电协议握手,及充电电压DC/DC buck-boost的工作。如果输入电源为高压,则也可以采用RT7881,利用单纯的buck架构。
以目前前一级ACDC 45W的设定,每个C口程式宣告能力会规划如下表,总共会有5组固定电压及1组可变电压


可是这能力宣告是动态的,会依实际情况适时变动
  1. 单 USB C :45W
  2. 双 USB C :总瓦数48W(30+18 或18+30)
当两个C口都接入时,功率分配的问题有很多厂商都提出了相对应的解决方案,大都是在多口的情况下,直接锁定每一个口的输出能力,可是这就有一定程度限定了使用情境。
目前这方案使用两颗RT7880,输出功率采用动态分配,让产品在不超过负载能力的情况下,尽可能的提供出最大瓦数。
例如当第一个C口插入时,会对终端装置提供45W的能力,当第二个C口有装置插入,会先去检测第一个C口目前的实际输出瓦数,再去对第二个终端装置提供相对应瓦数能力。
同时,第一个C口检测到第二个装置插入,则会在扣除第二C口的瓦数后,重新对终端装置进行能力宣告。相对的,当第一个C口实际输出瓦数变小了,则会让第二个C口变大它的输出能力。

场景应用图

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产品实体图

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展示版照片

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方案方块图

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核心技术优势

1. 完整保护模式:输入欠压保护、输入过压保护、输出欠压保护、输出过压保护、输出过流保护、过温保护 2. 支援主流快充模式: PD、PPS、QC2.0、QC3.0 3. 支援两个C口输出功率动态调整 4. OVP、UVP、OCP、CDC皆可透过软体设定 5. 可经由TYPE-C 更新软体

方案规格

A. RT7738 1. 输入电压范围:90Vac~265Vac 2. 输出电压:19V/2.37A (45W) B. RT7880 1. 输入电压范围:9Vdc ~ 36Vdc 2. 输出电压: PD:5V/3A, 9V/3A. 15V/3A, 20V/2.25A PPS: 3.3V~21V /2A , 20mV 50mA/step QC 2.0 : 5V/3A,9V/2A,12V/1.5A QC 3.0 : 3.6~12V , 200mV/step

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