智能手机等移动设备的快速充电方式是当前增长最快的电源应用之一。新兴的USB PD技术为移动设备快速充电提供了卓越的性能，同时，它也给电源适配器带来了设计和BOM成本上的挑战。
为AC/DC电源优化的USB PD解决方案可以帮助解决这些挑战。它们专门针对移动设备USB PD等便携式电源适配器进行了优化，能提供可靠、低成本的系统方案，并简化适配器设计。
在本文中，我们将讨论用于移动设备快速充电的电源适配器所面临的主要挑战，以及为AC/DC电源优化的USB PD解决方案如何解决这些挑战。
图1显示了移动设备的AC/DC电源适配器的升级过程。
图1. 移动设备的AC/DC电源适配器之大趋势
什么是快速充电大多数手机和平板电脑都通过USB线充电。但是，USB指定电源电压为5V，USB连接器有最大电流的物理上限。功率等于电压乘以电流，更高的电压可以带来更多的充电功率而无需增加电流，因此快速充电的基本概念是动态地配置电压。
系统从5V（USB电压）开始，移动设备与充电器协商更高的电压，然后移动设备从5V切换到9V、12V、20V或其他电压值。
关键挑战移动设备的快速充电对电源适配器带来了许多挑战，其中成本、安全性和各种快速充电协议是最大的挑战。
目前市场上有众多不同的快速充电协议，包括高通Quick Charge™ 2.0/3.0（QC2.0/3.0）、联发科技PumpExpress™ Plus（PE+ 1.0/2.0）、三星自适应快速充电（AFC）、华为快速充电协议（FCP）、针对直充的华为超级充电协议（SCP）、其他OEM厂商专有协议、USB Power Delivery（USB PD 2.0, 3.0）、USB-IF可编程电源（PPS）、高通Quick Charge™ 4+（QC4+）等等。
其他挑战还包括：功率密度、恒压恒流（CVCC）规范、效率、空载待机功耗、动态负载响应、音频噪声、用户体验和EMI / EMC共模噪声等。
因此，理想的快速充电系统是能够协商任何电流和任何电压，不管协议如何，并克服电源适配器系统的各种挑战。
USB PD和USB Type-C™USB Type-C™是一种新型连接器技术，可提供极大的扩展能力。它提供22引脚，而Type-A/Type-B连接器仅提供4引脚。它可以替代电源插座（100W），提供用于USB PD的额外引脚和更高的额定电流3A-5A，而Type-B的额定电流仅为2A。
USB Type-C™技术具有普遍通用性，且双向可用，线缆两端都是USB Type-C™连接头，并且连接头的插入没有上下之分。它适用于所有移动、计算和电视应用，并得到所有主要消费类OEM厂商的支持。而且，它比Type-A小得多，可以实现更小尺寸的设计。
USB PD 2.0 标准功能USB PD是通过USB Type-C™连接器上的配置通道引脚（CC1 / CC2）运行的通信协议。USD PD 2.0通过USB PD供电数据对象（PDO）提供标准功能。标准PDO结构允许多达7个分立电压电平（与每步电流限制相关）。有多种产品选项，可以涵盖具有不同系统功能的PDO。
USB PD 扩展功能USB PD 3.0向后兼容USB PD 2.0，并增加了直接充电功能。它为可编程电源（PPS）模式提供了一种新型增强供电数据对象（APDO）。移动设备可以高精度地在规定范围内请求和控制电源适配器的输出电压，并实现可编程电流折返。它提供了一种新的支持直充和其他充电算法的机制。PPS需要20mV /step电压分辨率，最小电压可降至3.3V。采用PPS设计的便携式电源适配器可以直接为移动设备内的电池充电，包括智能手机。这有助于解决移动设备端电源管理的散热和成本方面的挑战。
图2. PPS需要20mV /step电压分辨率
USB PD通过单根线缆提供更灵活的电力和数据传输，实现USB功能的最大化。功率流方向不再是固定的。它可以跨多个外设优化电源管理，并提供智能、灵活的系统级电源管理。
不过，移动设备的AC/DC快速充电存在一些限制。传统的USB PD解决方案未对AC/DC电源进行优化；有些功能超出需求（例如音频模式，双向功率流）。它们通常是基于DSP或MCU的，其内在控制器IC成本较高。它们需要许多外部元件和较高的系统BOM成本。它们还要求电源硬件工程师编写软件或固件。其系统设计流程通常很复杂，而且产品设计周期也很长。
首款为AC/DC优化的USB PD解决方案Dialog推出首款针对AC/DC优化的USB PD解决方案，该方案由iW1781（针对USB PD优化的一次侧控制器），iW676（针对直充和USB PD优化的同步整流控制器）和iW656（USB PD2.0接口IC）组成。
图3. 针对AC/DC优化的Dialog USB PD解决方案
为了推动向USB PD 3.0 / PPS的演进，Dialog进一步推出了iW656P和iW657P二次侧接口IC。这两款IC均支持USB PD 3.0和PPS协议。
iW656P与iW656引脚兼容，具有14个引脚的iW657P提供电流检测功能，可实现额外的保护。与一次侧控制器iW1791结合，该芯片组构成了优化的USB PD 3.0 / PPS AC/DC解决方案。
图4. 由iW656P和iW657P二次侧接口IC和一次侧控制器iW1791组成的USB PD 3.0 / PPS
Dialog的关键AC/DC电源转换技术
具有数字峰值电流模式控制的反激拓扑。
紧凑的多级恒压和恒流调节，具有强大的保护功能。- 获得专利的自适应多种模式PWM / PFM操作，可以平衡效率曲线，且不会产生听得见的噪音。- 获得专利的恒定频率谷值模式切换（VMS），实现最高效率（如图5所示）。- 次级侧无电流检测电阻。
专用于快速充电，具有专利的二次侧到一次侧数字通信。
经过优化，可与同步整流器（SR）配合使用，效率最高，空载待机功耗低于20mW。- @ 典型18W 5V3A 9V2A，满载效率90％，平均> 88％，10％负载> 82％，符合CoC Ver5 Tier2和DOE 6级（可能因不同电源板设计的不同多级CVCC配置文件而有所差异）。
图5. 测试波形展示了在整个负载范围内具有多种模式PWM / PFM操作的恒定频率VMS
为便携式电源适配器简化和优化的新型USB PD控制器
Dialog的iW656是第一款为便携式电源适配器优化的USB PD芯片。它消除了不适用于电源的功能，集成了NMOS VBUS开关驱动器，可降低系统成本。iW656覆盖3-20V的宽电压范围，通过了USB-IF认证，经过优化实现较低的控制器IC成本。通过提供具有不同PDO组合的多种产品选项，可灵活地支持丰富的系统级功能。
iW656P / iW657P提供iW656的全部功能，并支持USB PD 3.0、高通QuickCharge™ 4+、USB PPS和直接充电。它提供低至10mV /step的VBUS分辨率、板载VBUS / TJ / VSD测量、和增强的USB Type-C™控制，包括对智能线缆的VCONN支持。iW657P还提供额外的电流检测功能，可通过板载ADC测量次级电流，并与移动设备通信，实现更智能的控制和保护。
图6显示了使用iW657P USB PD控制器、iW1791主控制器和iW676 SR控制器的USB PD / PPS电源适配器设计示例。
图6. 使用iW657P + iW1791 + iW676的USB PD/PPS电源适配器设计示例
这是单一PCB板实现完整的USB PD电源适配器设计，无需子板，而传统的解决方案中通常需要用子板来托管基于MCU的USB PD控制器。该方案将外部元件数量降到了最低，实现了简单的电源设计，并且无需编写软件或固件。其额定功率为27W。
如图7所示，该设计采用5个PDO：5V3A、6V3A、7V3A、9V3A、12V2.25A。如图8所示，一进入PPS模式后，该电源适配器生成的输出电压具有非常精细的分辨率（小于20mV /step）。
图7. 采用PDO的输出VI特征
图8. 采用PPS的输出VI特征
强大的保护功能Dialog的解决方案提供强大的保护功能，包括过压保护、过流保护、输出短路保护、过温保护、VBUS开关输出短路保护（OSP）、主动放电、检测，以及与移动设备通信实现系统级控制和保护。
此外，它还提供双层线缆保护：D+ / D- / CC1 / CC2过压保护（iW656 / 656P / 657P）和SmartDefender™先进打嗝技术（iW1781 / 1791）。
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MPS推出的新品MP6906旨在为移动设备打造小巧、功率更高的电源适配器。MP6906是一款适用于反激电路的同步整流控制器，通过控制副边的同步整流管达到快速开关，从而有效提高反激式电路的电能转换效率。
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发表于 10-12 14:30
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电源适配器
产品参数
产品：USB电源适配器
规格：美规/欧规
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发表于 12-16 13:59
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大联大控股宣布，其旗下友尚推出基于安森美半导体（ON Semiconductor）高频率准谐振NCP1342的65W PD电源适配器方案。
发表于 05-12 10:18
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摘要：针对智能手机和平板电脑等移动设备的快速充电是消费电子行业中增长最快和规模最大的市场之一，相应电源适配器每年全球使用量达数亿件以上。其中涉及一系列新兴技术和挑战，包括USB Power
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发表于 05-13 17:04
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PD取电LDR6328S诱骗芯片 从支持 USB PD、QC 和 AFC 协议的适配器取电，然后供电给设备。比如可以配置适配器输出需要的功率，给无线充，无人机，台灯等电器设备供电。LDR6328S 也兼容传统 USB 电源适配器
发表于 11-08 18:08
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概述 本文是基于思睿达主推CR5249的18W电源适配器方案，它是一款高性能的电流控制型PWM开关。电路结构简单、较少的外围元器件，适用于小功率AC/DC 电源适配器、充电器。 接下来，就让小编带着
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发表于 12-23 11:35
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其旗下友尚推出基于安森美(onsemi)NCP1345控制器、NCP4307同步整流控制器和FUSB15101 PD协议控制器的65W PD电源适配器方案。
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发表于 12-31 09:15
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能为PD快充电源适配器厂家持续稳定供应性能优质的MOS管，并且其能够匹配ZMS100N10N场效应管的型号参数在PD快充电源适配器电路中使用的MOS管会有哪一款呢？
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发表于 02-15 10:32
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其旗下友尚推出基于达尔科技(Diodes)AP3306、APR340与AP43771V等芯片的130W ACF氮化镓NB PD电源适配器方案。
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发表于 04-22 12:13
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更大容量电池需具备相同或更快充电时间的趋势正在加速USB-C PD的采用。在设计USB PD适配器和充电器时，要满足COC V5 Tier2等最新的能效标准，并考虑小型化设计以配合移动便携式设备等轻薄短小但功能丰富多样的趋势。
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发表于 05-10 11:21
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USB充电是重要且不断增长的应用，但要同时满足高能效和尺寸要求却是极具挑战的。本方案以新的控制器和驱动器提供创新的功能，能显著减少高能效AC-DC电源的物料单(BOM)含量，尤其是在100W以上的负载范围，包括智能手机、笔记本电脑适配器。
发表于 05-18 09:28
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的改变，PCB板内空间进一步压缩，器件之间干扰进一步增大，给适配器的EMC性能，薄形化，温度控制，多口输出等设计要求带来了新挑战，顺络电子针对这一系列挑战提供了解决方案。
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发表于 06-21 16:30
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自从引入 USB-PD 规范及其演变以来，用于为从手机到笔记本电脑等日常电子设备供电的电源适配器的格局发生了很大变化。虽然USB-PD确保了广泛的兼容性，但电源适配器的设计变得更具挑战性：现在，电源
发表于 07-25 09:08
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扩大新型 InnoSwitch4-CZ 和 ClampZero IC 的功率范围，使充电器/适配器设计人员能够轻松超过 23 W/in。3用于单输出或多输出 USB PD 3.1 认证设计，最大限度地减少组件并为 130-W USB PD 提供 94% 的效率。
发表于 07-29 16:21
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Transphorm用于低功耗应用的高可靠性器件能简化电源系统的开发，减少元件数量；是18亿美元规模的适配器市场的成熟解决方案。 加州戈利塔 -- (新闻稿)--高可靠性、高性能氮化镓(GaN
发表于 08-08 10:47
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南芯SC3055应用 USB-PD和QC充电器便捷式设备AC-DC适配器
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发表于 08-19 09:45
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本文首先回顾了USB-PD适配器的发展，并和大家聊一聊USB-PD适配器中常见的拓扑。接着着重介绍ST在快充领域的最新产品和技术路线。最后我们会以demo板为例，跟大家探讨一下USB-PD适配器的技术细节和设计时的注意事项。
发表于 08-18 14:18
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采用Type-C接口的电子设备提供了统一的快速充电标准，而且加速了厂商对大功率PD电源适配器方案的研发。为缩短客户的研发周期，大联大友尚基于onsemi NCP1343芯片推出了100W PD电源适配器
发表于 08-19 09:50
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越来越多的便携式设备正在利用通用串行总线（USB）为其电池充电。主机提供的USB电源允许在进行数据传输的同时为电池充电，并且在某些情况下，无需笨重的墙上适配器。挑战在于以最有效的方式同时提供电池充电和
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发表于 03-13 10:27
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随着越来越多的手机制造商不在新手机中随附充电器，人们对快速充电和多功能充电器的需求正在快速增长。该 100W 功率输出 (PD) 适配器是一项多功能 PD 适配器解决方案，可支持最大 65W
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发表于 03-16 10:08
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USB PD解决方案为用于移动设备快速充电的电源适配器解决挑战
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工商网监
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