近期由于困惱手上沒有合適的無線充電設備(供電),于是在網上瀏覽了大量的無線充電方案,都沒有找到合適的方案,主要是方案太雜亂,類型于缺少協議成員、功率不達標、無異物檢測功能等一些列的短板。
回顧以往做過的硬件項目中就有一款電源管理芯片,當時是采用的英集芯的IP5306的集成電源管理芯片,外加一個九齊的6PIN單片機做充電口切換,實現了一款可以切換充電口的充電寶。
在USB(MICRO-B和TYPE-C)協議上面直接采用數據引腳下拉兩個5.1K的電阻,這是為了匹配PD協議,而PD協議成員包括USB2.0、USB3.0等等。如此在不需要通信傳輸的情況下只為提供電源的設計中,USB正反插都能對板子充電。在輸出口處(TYPE-A)直接把兩個數據引腳短接,如此在不進行數據傳輸的情況下默認通過電源管理芯片的5V/1A給負載充電。
此次便再次信賴英集芯的電源管理芯片,以下是大致該芯片的介紹:
IP5568 是 一 款 集 成 無 線 充 TX/RX 、 QC2.0 /QC3.0/SCP/VOOC 輸出快充協議、FCP/AFC/SFCP 輸入輸出快充協議、MTK PE+ 1.1&2.0 輸出快充協議、USB C/PD2.0/PD3.0 輸入輸出協議、USB C PD3.0 PPS 輸出協議、兼容 BC1.2/蘋果/三星手機、同步升/降壓轉換器、鋰電池充電管理、電池電量指示等多功能的電源管理 SOC,為快充移動電源提供完整的電源解決方案。可同時支持 USB A
x2,USB B,USB C 四個 USB 口,單獨使用任何一個 USB口都可以支持快充,同時使用兩個及以上輸出口時,只支持5V。IP5568 支持無線充和 USB 口同時使用。IP5568 的高集成度與豐富功能,只需一個電感實現降壓與升壓功能,在應用時僅需極少的外圍器件,有效減小整體方案的尺寸,降低 BOM 成本。
IP5568 的同步開關升壓系統可提供最大 18W 輸出能力,即使電池電壓較低時輸出 18W 仍能保持 90%以上的效率。空載時,自動進入休眠狀態。IP5568 的同步開關充電系統,提供高達 5.0A 充電電流。內置 IC 溫度、電池溫度和輸入電壓控制環路,智能調節充電電流。IP5568 內置 USB C&PD2.0/PD3.0 協議。IP5568 內置 14bit ADC,精確測量電池電壓和電流。IP5568 內置電量計算法,可準確獲取電池電量信息。可定制電池電量曲線,以精準顯示電池電量。IP5568 支持 1/2/4 顆 LED 電量顯示,支持 88、188 等各種數碼管電量顯示;支持照明功能;支持按鍵。
提供的電路示意圖也要相對復雜的多,如下圖。
由于篇幅原因,展示的不清晰,如需要可到英集芯官網查閱相關資料。本設計圖設計到多種協議匹配,包括兩個TYPE-A口、一個雙向TYPE-C口、一個MICRO-B口、一個LIGHHTNING口、無線協議等,所以在設計無線充電設備前需要先把這些協議學習明白。以下就來介紹以下USB協議。
TYPE-是USB-IF協會于2014年公布了新一代USB接口,其輕薄、可正反插、裔速、多功能、更裔的靈活性、兼容性等優點,受到整個業內及消費者的親睞和囑目[1],并且還要求現在適配器都需要配置PD協議,PD協議成員包含USB1.0、2.0、3.0還有華為、蘋果、OPPO、三星等一些充電協議(需詳情可自行查閱)。
TYPE-C是一種新型的物理物件,就是現在常見的USB座子,其可以來回切換上行端口和下行端口,主要是DFP、UFP、DRP。
如圖是TYPE-C口的接口定義,包括4個GND、4組TX/RX、4個VBUS、兩個SBU、兩個CC口,兩組D+/D-口。
D+/D-:USB2.0數據總線,兼容之前的USB標準。
TX/RX:USB3.1 (lOGbps〉高速數據總線,正插時用TX1/RX1兩對信號,反插時用TX2/RX2兩對信號;多出來的兩對TX/RX可用于數據擴展,可以給USB32(20Gbps)或者給DP用。
SBU:輔助信號(Side band use),在特定的一些傳輸模式時才用到,如DP。
VBUS:用于電源傳輸,最高可以達到100W(5A/20V)。
CC:通道配置引腳,是Type-C接口的靈魂引腳,主要功能有檢測USB端口的連接,正反插方向確認、角色互換,通訊和配置Vconn電源、終端設備類形判斷等功能。
根據協議描述,CC口就是用來角色確定的,在通用傳輸電纜中只有四根線,除去VBUS和GND,剩下的兩個線在CC協議匹配后通向DD口或者TR口。達到傳輸的目的,可以看到我們在設計簡單硬件方案時只需要把CC口下拉5.1K電阻就可以通過攜帶PD協議的適配器給板子供電。
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