基於RICHTEK RT7880 及RT7738 的自動功率調節之適配器方案

凡舉目前手機、NB等日常用品,目前使用TYPE-C充電的裝置越來越多了,出門常會有充電口不夠的情況發生,所以在電源端多C口的充電需求也越來越多,基於RT7738及RT7880多C口充電的方案就可以達到這樣的目的。

早先的方案在多口同時輸出時,有些方案採取多組transformer的架構,可是這樣的作法會讓整體方案的體積過於龐大。後來有人提出了單一transformer的方案,由於只有一組transformer,所以當兩個口都接入充電設備時輸出電壓通常只能兩個口都降到5V,這時就無法實現快充或者是高壓充電。譬如當同時接筆記本跟手機時,筆記本內部可能為高壓buck charger,此時5V就無法對筆記本進行充電
目前提出這方案的基本架構是先利用RT7738將AC電源轉出一個DC電源,RT7880則是一顆帶buck-boost PWM control的PD協議握手芯片,可以根據握手內容產生出相對應電壓供電給終端設備。
這樣架構的好處是一樣一組transformer,且在輸出端RT7880集成了PD協議及PWM control,在體積上一樣不會太大。可是兩個C口可以獨立供電,所以不會被彼此的輸出電壓受限住。
另外RT7880內部含有ARM Cortex-M0的內核,可以實現兩顆芯片的通訊,這時我們就可以實現動態的功率分配,讓兩個C口的總輸出不超過輸入端的最大負載,而且還能盡可能的在能力範圍內供給最大的輸出功率



方案主要分兩個部分,內容如下:
首先由RT7738 將AC電源轉出19V/2.37A的DC電源,4點平均效率如下表RT7738 Eff
RT7880負責PD及QC的充電協議握手,及充電電壓DC/DC buck-boost的工作。如果輸入電源為高壓,則也可以採用RT7881,利用單純的buck架構。
以目前前一級ACDC 45W的設定,每個C口程式宣告能力會規劃如下表,總共會有5組固定電壓及1組可變電壓


可是這能力宣告是動態的,會依實際情況適時變動
  1. 單 USB C :45W
  2. 雙 USB C :總瓦數48W(30+18 或18+30)
當兩個C口都接入時,功率分配的問題有很多廠商都提出了相對應的解決方案,大都是在多口的情況下,直接鎖定每一個口的輸出能力,可是這就有一定程度限定了使用情境。
目前這方案使用兩顆RT7880,輸出功率採用動態分配,讓產品在不超過負載能力的情況下,盡可能的提供出最大瓦數。
例如當第一個C口插入時,會對終端裝置提供45W的能力,當第二個C口有裝置插入,會先去檢測第一個C口目前的實際輸出瓦數,再去對第二個終端裝置提供相對應瓦數能力。
同時,第一個C口檢測到第二個裝置插入,則會在扣除第二C口的瓦數後,重新對終端裝置進行能力宣告。相對的,當第一個C口實際輸出瓦數變小了,則會讓第二個C口變大它的輸出能力。

►場景應用圖

►產品實體圖

►展示板照片

►方案方塊圖

►核心技術優勢

1. 完整保護模式:輸入欠壓保護、輸入過壓保護、輸出欠壓保護、輸出過壓保護、輸出過流保護、過溫保護 2. 支援主流快充模式: PD、PPS、QC2.0、QC3.0 3. 支援兩個C口輸出功率動態調整 4. OVP、UVP、OCP、CDC皆可透過軟體設定 5. 可經由TYPE-C 更新軟體

►方案規格

A. RT7738 1. 輸入電壓範圍:90Vac~265Vac 2. 輸出電壓:19V/2.37A (45W) B. RT7880 1. 輸入電壓範圍:9Vdc ~ 36Vdc 2. 輸出電壓: 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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