一种基于USB‑PD的适配器及快充方法技术

本发明专利技术公开了一种基于USB‑PD的适配器及快充方法，该适配器有包括AC‑DC转换电路，且输出均以标准的TYPE‑C端口或TYPE‑A端口，其特征在于该适配器还包括有DC‑DC转换电路，所述DC‑DC转换电路设置于AC‑DC转换电路与输出之间。该适配器及快充方法能够有效地解决提高用电设备充电效率问题，降低用电设备内部损耗及发热量。

A USB adapter and fast charging method based on PD

The invention discloses a USB PD adapter and fast charging method based on the adapter including AC DC conversion circuit, and the output from TYPE C TYPE port or A port standard, which is characterized in that the adapter also comprises a DC DC conversion circuit, DC conversion circuit of the DC set in the AC DC conversion circuit and output. The adapter and the fast charging method can effectively solve the problem of improving the charging efficiency of the electric equipment, and reduce the internal loss and the heat quantity of the electrical equipment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于适配器的
，特别涉及一种基于USB-PD的适配器。
技术介绍
自从苹果公司2015年发布的笔记本电脑MacBook改搭USBType-C界面，并将原有的Thunderbolt界面踢除后，USBType-C顿时成为大众目光的焦点。在苹果拉开了TYPE-C接口的普及序幕后，经过一年的发展，越来越多的手机、平板厂商纷纷对TYPE-C和PD表示支持，TYPE-C和PD也大有统一接口和快充协议的趋势。为了迎合TYPE-C和PD的普及浪潮，适配器配件领域也在悄悄发生着变化。PD适配器成为了各大厂商研发的重点。一种常见的PD适配器方案系统如图1所示。AC-DC模块输入端是90V～265V交流市电，输出直接是5V-20V直流电压。系统通过PD协议芯片直接控制AC-DC模块的反馈回路，直接使适配器输出用电设备所需要的电压电流。随着适配器六级能效标准的发布，该系统控制方式对AC-DC转换电路的设计要求非常高。由于是宽电压(5V-20V)直流输出，系统对AC-DC芯片的选择，特别是对系统的变压器参数的计算，滤波电感，电容的选型带来非常苛刻的要求，因为系统要兼顾的不再是以往设计的单电压点5V，而是5V-20V，如果没有经过精密的计算容易造成顾此失彼。而且器件体积也会因宽电压输出而增加一倍甚至更多。而且，该传统设计方式每一部分电路之间都有着紧密的关系，不利于系统设计模块化。另外，常见的PD适配器设计方法都是采用固定电压点输出的方式，如5V，9V，12V，15V，20V电压输出。并不是真正意义上的宽电压5V-20V宽电压输出。这种方法不能很好的匹配用电设备所期望的电压电流值，容易造成用电设备充电效率不高，内部损耗严重和发热量大的问题。如专利申请201510473396.6公开了一种移动终端、可直充电源适配器及充电方法，首先配置可直充电源适配器采用无线通信方式与移动终端通信，然后针对不同充电设备的通信引脚的配置情况的不同，在移动终端中设计充电类型识别策略，从而实现了移动终端对外部设备类型的自动识别。同时，针对可直充电源适配器设计专门的快充模式，在移动终端的电池集中充电的时段，利用可直充电源适配器输出的充电电压对电池进行大电流直充，并根据电池电压的变化动态地调整所述的充电电压的伏值，由此在保证电池充电安全的前提下，实现了电池充电速度的大幅提升，缩短了移动终端单次充电所需的时间，降低了因移动终端需要频繁、长时间充电给用户日常使用造成的影响。然而，该专利申请所针对是常见的适配器，并不是基于TYPE-C标准的PD适配器，也不是宽电压5V-20V宽电压输出，无法匹配用电设备所期望的电压电流值，解决不了上述的问题。
技术实现思路
基于此，因此本专利技术的首要目地是提供一种基于USB-PD的适配器及快充方法，该适配器及快充方法能够有效地解决提高用电设备充电效率问题，降低用电设备内部损耗及发热量。本专利技术的另一个目地在于提供一种基于USB-PD的适配器及快充方法，该适配器及快充方法便于提高PD适配器设计的模块化，简化系统器件参数的计算，减小系统器件的体积。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种基于USB-PD的适配器，该适配器有包括AC-DC转换电路，且输出均以标准的TYPE-C端口或TYPE-A端口，其特征在于该适配器还包括有DC-DC转换电路，所述DC-DC转换电路设置于AC-DC转换电路与输出之间；所述的DC-DC转换电路包括有：滤波电路、Buck电路、与外部协商连接的PD协议芯片、；所述滤波电路、Buck电路、PD协议芯片依次连接，且所述滤波电路连接于AC-DC转换电路，PD协议芯片接于输出。进一步，所述DC-DC转换电路还包括有反馈电路和DC-DC控制芯片，所述反馈电路接于PD协议芯片，然后接于DC-DC控制芯片，所述DC-DC控制芯片接于Buck电路。所述反馈电路包括有PWM反馈电路和DA反馈电路的任意一种或两种的结合，当包括有上述两种反馈电路时，所述PWM反馈电路和DA反馈电路并联与DC-DC控制芯片和PD协议芯片之间。进一步地，所述的AC-DC转换电路，输入端是交流市电90V～265V，经过内部的桥式整流、滤波、变压、稳压、电流电压采样，闭环的反馈回路和AC-DC芯片的控制，输出是恒定直流20V。更进一步，所述的DC-DC转换电路，输入端是恒定直流20V，经过内部滤波、Buck电路、与外部协商连接的PD协议芯片、反馈电路和DC-DC控制芯片，输出直流电压范围为：0V～20V。更进一步，所述的DC-DC控制芯片，可以实现20V直流输入，0V-20V宽电压直流输出。更进一步，所述的PD协议芯片，有完整的TYPE-C接口检测模块和PD协议收发装置，可以与用电设备进行PD协商充电电压和电流，通过控制反馈电路和DC-DC控制芯片，使快充适配器输出用电设备所需的电压，实现智能快速充电的目的。所述的用电设备，包括但不限于现有的可充电设备，特别是移动设备，例如以下任意一种消费电子：移动电源，MP3，MP4，手机，平板，笔记本，虚拟现实头套。一种基于USB-PD适配器的快充方法，包含以下步骤：101、建立TYPE-C连接；PD适配器通过监测CC信号线上的逻辑信号，快速判断用电设备接入并锁定CC电平，适配器默认输出5V给用电设备；102、初始化PD配置；建立TYPE-C连接后，PD适配器向用电设备发送source_cap数据包，宣告自己所支持的电压和电流，用电设备收到source_cap数据包后，对数据包进行解析并根据自身所需的电压和电流，回复包含Mismatch标志位的request数据包给适配器。103、评估对方需求；PD适配器收到用电设备返回的带Mismatch的request数据包后，适配器对数据包进行解析，在自身能满足用电设备所需的电压电流情况下，在15ms内发送accept指令给用电设备。104、进入快充模式；PD协议芯片通过控制DC-DC转换电路中的反馈电路和DC-DC芯片，使适配器输出用电设备所期望的充电电压和电流，并发送PS_Ready指令给用电设备，以宣告已完成用电设备所要求的电压电流，从而进入快充模式。105、进入高效率快充模式；PD适配器发送一个Get_Sink_cap数据包给用电设备，以获取用电设备所期望的电压和电流，用电设备收到Get_Sink_cap指令后会返回sink_cap数据包，里面包含自身所期望的电压电流值。PD适配器重新根据sink_cap数据包所要求的电压电流值重新发送Source_cap数据包给用电设备，用电设备自动选取刚刚自己所要求的电压电流，进入高效率快充模式。进一步地，所述的一种基于USB-PD快充适配器的实现方法，在步骤S4中，PD协议芯片可通过以下两种方式的任意一种实现控制DC-DC转换电路中的反馈电路：一种是通过PWM占空比的方式反馈，一种是通过DA模拟电压信号反馈。本专利技术所实现的基于USB-PD快充适配器装置，通过电路的规划，可以提高PD适配器设计的模块化，简化系统器件参数的计算，减小系统器件的体积。另外，本专利技术进一步提供一种基于USB-PD适配器的快充方法，可以达到提高用电设备充电效率，降低用电设备内部损耗及发热量的效果。附图说明图1是现有技术所实施的PD适配器原理框本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于USB‑PD的适配器，该适配器有包括AC‑DC转换电路，且输出均以标准的TYPE‑C端口或TYPE‑A端口，其特征在于该适配器还包括有DC‑DC转换电路，所述DC‑DC转换电路设置于AC‑DC转换电路与输出之间；所述的DC‑DC转换电路包括有：滤波电路、Buck电路、与外部协商连接的PD协议芯片、；所述滤波电路、Buck电路、PD协议芯片依次连接，且所述滤波电路连接于AC‑DC转换电路，PD协议芯片接于输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于USB-PD的适配器，该适配器有包括AC-DC转换电路，且输出均以标准的TYPE-C端口或TYPE-A端口，其特征在于该适配器还包括有DC-DC转换电路，所述DC-DC转换电路设置于AC-DC转换电路与输出之间；所述的DC-DC转换电路包括有：滤波电路、Buck电路、与外部协商连接的PD协议芯片、；所述滤波电路、Buck电路、PD协议芯片依次连接，且所述滤波电路连接于AC-DC转换电路，PD协议芯片接于输出。2.如权利要求1所述的基于USB-PD的适配器，其特征在于所述DC-DC转换电路还包括有反馈电路和DC-DC控制芯片，所述反馈电路接于PD协议芯片，然后接于DC-DC控制芯片，所述DC-DC控制芯片接于Buck电路。3.如权利要求2所述的基于USB-PD的适配器，其特征在于所述反馈电路又包括有PWM反馈电路和DA反馈电路的任意一种或两种的结合，当包括有上述两种反馈电路时，所述PWM反馈电路和DA反馈电路并联与DC-DC控制芯片和PD协议芯片之间。4.如权利要求1所述的基于USB-PD的适配器，其特征在于所述的AC-DC转换电路，输入端是交流市电90V～265V，经过内部的桥式整流、滤波、变压、稳压、电流电压采样，闭环的反馈回路和AC-DC芯片的控制，输出是恒定直流20V。5.如权利要求1所述的基于USB-PD的适配器，其特征在于所述的DC-DC转换电路，输入端是恒定直流20V，经过内部滤波、Buck电路、与外部协商连接的PD协议芯片、反馈电路和DC-DC控制芯片，输出直流电压范围为：0V～20V。6.一种基于USB-PD适配器的快充方法，其特征在于该方法包含以下步骤：101、建立TYPE-C连接；适配器通过监测CC信号线上的逻辑信号，快速判断用电设备接入并锁定CC电平，适配器默认输出5V给...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖奕佳，
申请(专利权)人：芯海科技深圳股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44