NCP4371中文版

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NCP4371
产品概述
高通QC3.0 HVDCP 控制器
NCP4371是一个USB二次侧快充控制器,支持高通QC3.0高压专用充电端口(HVDCP)CLASS A和CLASS B规范。

NCP4371允许从一个便携式的AC-DC的USB适配器来获取电压,选取一个更高的充电电压可以减小充电电流以此来降低电阻压降以便提高系统效率。

另外一个关于QC3.0的优势就是可以降低电池充电时间及PD系统损耗,这主要得益于NCP4371有能力去选择一个最合适的充电电压,这样就消除了PD端的昂贵DC-DC转换。

这个USB的母线电压能够在3.6V-20V 之间得到逐步控制,而输出电压也可以在允许的范围内得到有效的控制。

NCP4371应用于适配器的二次侧控制,它包含了电压有电流二种反馈模式,这样就可以省掉电压基准TL431了。

NCP4371提供了充电电流限制功能,当VBUS低于2.2V时IC即会保护,这样就可以为移动设备过放或者是短路提供保护功能。

NCP4371内置一个安全放电线路,该线路可为输出电容提供一个安全可靠的放电解决方案,在输出无负载的情况下可将输出电容电压降到5V,当然只适用于USB输出端口时。

产品特点:
1、支持高通QC3.0 HVDCP CLASS A/B
2、输出电压可配置成以下形式
Class A:3.6V-12V
Class B:3.6V-20V
3、兼容USB BC1.2规范
4、支持CC和CV充电模式
5、拉低VBUS=2.2V以实现软路路保护功能
6、可以省掉二次侧的TL431
7、当无输出设备时可对输出电容进行安全
放电。

8、快速的动态响应
9、内置过功率保护
10、低的供电电流
11、宽输入电压2.2V-28V
12、无Pb封装典型应用:
用于智能手机、平板等的AC-DC快速充电设备
Figure 1. Typical Application Schematic
NCP4371应用信息
NCP4371被设计用于USB充电器的电压电流控制,并且这颗IC只用于离线式适配器的二次侧。

它能够根据便携式设备的需求指令来调节输出电压,这样便可以缩短电池的充电时间。

NCP4371是可以兼容QC3.0 HVDCP规格的。

其输出电压是可以很精确的逐步增加或者是降低的。

另外其输出电流是可以控制的,以免其超过最大的功率限制,在输出无负载时,其内置的放电开关能够将输出电容的电压放电到安全电范围。

电压调节
其电压调节可以消除适配器的二次侧串联电压调整器TL431。

其VCC上的电压通过内部的分压电阻(RVSNS_UP、RVSNS_DWN)分压并和内部精确的电压基准VREFV作比较,这个电压差通过跨导放大器的gmV放大,这个放大器的输出电流连接到DRIVE引脚,这个DRIVE引脚驱动二次侧的光耦调节器。

内部的电压基准VREFV是可调的,这个主要建立在移动设备发出的指令之上,当然该指令是满足QC快充规范的。

另外其电压控制补偿网络是需要连接在DRIVE和COMP 引脚之间的。

电流调节
其输出电流是通过与负载组成的串联线路中的分压电阻R_SENSE来检测的,R_SENSE上的电压降将会和ISNS跨导放大器输入内部的精确的电压基准VREFC作比较,电压的不同将通过放大器的gmC放大,输出端同样连到DRIVE引脚。

HVDCP模式
当设备上电后,NCP4371R D+和D-将会短路,同时RDCP_DAT呈高阻模式,内部电压基准VREFV设置VBUS电压为5V。

此时设备进入BC1.2兼容模式。

当一个满足QC快充协议的设备连接上时,一个在HVDCP和PD之间的沟通协议将会被执行。

一量沟通成功,NCP4371将打开D+和D-的短路状态并通过RDM_DWN电阻将D-拉低,此时NCP4371进入HVDCP模式。

它将监视D+和D-的输入,基于QC控制规范内部的电压基准VREFV将可根据移动设备的需求自动调整以满足输出电压的增加或者是降低。

NCP4371将会有Class A和Class B两种版本。

Class A允许调整输出电压VBUS高达12V,Class B 将调整输出电高达20V。

当NCP4371检测到无外部设备接入时,解码器线路将会启动内部电流槽,这将会将输出电容的电压放电到一个安全的电压水平。

如果NCP4371被设置为连续模式,它给到PD响应请求是一个单身向请求模式,它不支持组请求模式。

HVDCP模式---连续模式
这个连续模式的的运行是利用先前QC2.0中未使用到的规范来实现的。

当移动设备尝试和利用这种模式时,它将按照Table 1来设定D+和D-的电压。

假如HVDCP 支持这种模式的操作,它将通过TGLITCH_V_CHANGE使用当前的的需求选择器失灵。

在移动设备能够开始增加或者降低电压之前,它必须等待TV_NEW_REQUEST_CONT在D+和D-被拉高或者拉低之前。

一旦这段时间一完成,
移动
设备将尝试增加或者降低输出电压。

升高电压时,便携设备发送一个宽度为TACTIVE的脉冲信号来将D+电压推送VDP_UP然后返回至VDP_SRC使之满足TINACTIVE。

NCP4371响应增加或者降低的请求信号是采用单向请求模式的,也就是说输出电压会在请求发生后立即变化。

在这种单向请求中,HVDCP识别到D+一个上升沿时即视为一次升压请求,如果识别到D-一个下降沿即视为一次降压请求,此时过滤器会在TGLITCH_CONT_CHANGE时间内失效。

这段时间过后,它将以每步200mV的规格改变其输出电压的升高或者是降低。

其输出电压将在将在TV_CONT_CHANGE_SINGLE时间内达到其最终电压值。

功率限制
设定的协议解码器和功率限制逻辑将限制最大的输出电流并保持其在拟定的Vout/Iout范围内运行。

这个功率限制时钟在电流调节环路中调节VREFC电压基准以限制最大输出电流。

NCP4371的功率和电流限制设计对于使用者来说是高度自由的,使用者可以独立设定产品的最大输出功率及最大输出电流限制。

NCP4371有两个恒定的功能曲线,并定义A曲线只适用于Class A,B曲线可适用于Class A或者Class B。