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关于移动电源解决方案的分析和介绍t68.cc现场报
发表时间:2019-10-19
2017-06-28         

  RT7885 是目前最强的移动电源解决方案之一,可是还没发布就被人曝光了。

  最早在公开场合提到 RT7885 的媒体是充电头网,他们解剖了华为最新发布的 40W 超级快充移动电源:

  直到这篇报道上线 的规格书还没有对公众发布,我也不知道他们是从哪里得到了文中提到的 RT7885 的规格书内容,只是不知道读者对其中提供的产品信息是否感到满足,那还只是预览版呢。

  从新闻传播的角度看,充电头网的朋友们抓住了要点,但从产品理解的角度来看,他们忽略了规格书中最重要的一个词 Bidirectional,即“双向的”,它说明 RT7885 内含的 Buck-Boost 转换器是可以双向工作的,这是设计中的关键之处,它的使用最大化地简化了产品结构,让高性能移动电源的设计变成了可能。

  实际上,使用 PD 协议的 USB Type-C 接口是可以支持双重角色的:与用电设备连接时,它可以供电;供电设备接入时,它可以受电为己所用,这样的特性正好符合移动电源的需要,我们可以用这样的端口为它充电,又可以用这样的端口为负载供电。

  普通移动电源的充电端口和供电端口是分离的,因为供电路径和受电路径完全不一样,这样就需要使用各自独立的电压、电流转换器件,一个负责将外部供电转换为适合电池充电的信号,一个负责将电池电压转换为外部设备需要的电压。

  改用 USB Type-C 接口并实施 PD 协议以后,同样的电源架构也可以套用,但是因为接口可以是双重角色的,所以需要在接口内部加入切换电路,而电源转换的部分仍然维持原有状态,重要的功率器件仍然需要两套,这就必然使得移动电源的设计变得复杂且器件众多,空间占用也多,成本也会很高,这还没有计算实施 PD 协议的部分呢。

  在探索 USB Type-C 接口移动电源解决方案的过程中,立锜曾经设计过一种各部独立的解决方案,如下图所示(仅供参考,不要考虑用它):

  其中的 RT9485 是一款独立的移动电源芯片(现在没有对外销售),可以 Buck 模式为电池充电,也可以 Boost 模式为外部设备供电,内含 MCU 可以操控所有的事情。当需要通过 USB Type-C 接口对外供电的时候,Boost 转换器 RT4813 进入工作状态,其输出用电子开关接入 VBUS,完成对外供电的功能。RT1711 是 USB Type-C 接口控制器和 PD 协议处理器,它是使得这样组合起来的系统能符合 PD 标准要求的必要部分。整个系统的电路如下图所示:

  这款设计虽然没有大量走入应用,但性能表现还是不错的,我现在还时不时地用一用由它构成的样机。

  与这样的设计相比,RT7885 厉害的地方就是把所有的问题都简化到了极致,用它设计的功率转换电路是可以双向工作的,外部供电的时候工作于对内电池的充电模式,需要对外供电的时候又工作于电压转换模式,一点都没有浪费的地方,t68.cc现场报码。而且双向的工作都可以升压和降压,也都具备输入、输出端电压和电流的调节控制,所用电池可以是 1 ~ 4 节串联,还具有电池均衡管理功能(只针对两节电芯串联的应用)。

  关于芯片细节的东西我们就不进一步涉及了,那是从事专业工作的人才真正关心的,这样的人一定要去看规格书(文末的阅读原文可以直接抵达),现在让我们一起欣赏一下由 RT7885 构成的系统框图:

  图片中间部分的 QA、QB、QC、QD 和 L1 便是构成双向 Buck-Boost 的核心元件,Q1A/B、Q2A/B 是实现端口电源阻断控制的开关。假如需要 2 个以上的 A 型端口,右上角的那块电路就需要另行加入。由于同时支持 C 型和 A 型接口,RT7885 的控制核心又是 MCU,世上现存的各种协议它都能支持,所以需要设计强悍移动电源的读者可以特别关注。

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