USB-PD快速充电的灵活解决方案－全新升降压控制器

简介

RT6190是一款多功能的双向Buck-Boost控制器，可以为不同应用提供USB-PD电源传输功能，如行动充电器、USB-PD手机充电器、汽车充电器、电动自行车和太阳能应用等。在本篇应用文章中，我们将介绍RT6190的主要功能以及新推出的参考设计：利用RT6190驱动GaN FET，提供小型140瓦快速充电解决方案。

1. RT6190产品特色

可通过I²C编程：

RT6190可以在4.5V至36V的宽输入电压范围内运作，输出电压可在3V至36V之间编程。以I2C接口支持不同可编程功能，例如CV / CC输出、开关频率（250kHz至1MHz）、在长距离传输中的电缆电压降补偿。

支援USB-PD 3.0 SPR和3.1 EPR：

RT6190实现了峰值电流模式控制机制，并采用可编程的恒定电压（12.5mV/阶）和恒定电流（9位分辨率）输出，以支持USB-PD 3.0 SPR和3.1 EPR模式。

良好的电源路径管理：

具有内置的充电泵，可驱动外部低成本的N-MOSFET，或在市场上目前越来越受欢迎GaN FET开关。

广泛的应用范围：

RT6190可以控制USB端口（1A + 1C），可适用于在电源端或系统端的USB接口应用。如果要加上控制USB-C CC线的功能，可以用主控制器或外加TCPC控制器，如RT1718S完成。

2. 设计范例

正向和反向操作的典型应用电路

RT6190的产品规格书提供了多种应用电路的设计。其中，图1展示了最常见的双向降升压电路。RT6190的核心功能是控制电路中显示的开关Q1、Q2、Q3、Q4的操作，并根据特定应用需求进行选择。

在操作上，可利用外部控制器通过I²C接口与RT6190沟通，并将控制命令写入其缓存器以执行。 如图1的注意事项(2) 所示，它是正向转换的简单表示：首先，外部电源连接到VSYS，并且连接EN以开启组件。

然后将控制指令90h、02h分别写入内部地址为0x0E、0x29的寄存器（图中表达为0x0E = 90h、0x29 = 02h），0x0E = 90h 的作用是使EN_PWM = 1以启动 Buck-Boost 转换，0x29 = 02h的作用是打开阻断开关QC1/2，由于输出电压和输出电流控制值都有预设的参数，所以5V会自动出现在 USB-C 端口上。以一样的方式，图中的注意事项 (3) 设定是使RT6190进入反向转换状态，最后在VSYS的输出也是5V。

注意事项：

(1) 当R17不上件，R18是100kΩ，RT6190的I²C地址为0x2C。

当R17是100kΩ，R18不上件，RT6190的I²C地址为0x2D。

(2) 正向操作模式开机步骤：

• 输入电源接到VSYS端点与EN接脚，并把电子负载接到VBUSC端点。
• 设定缓存器0x0E为90h，以及0x29为02h，然后VBUSC端点上就会有5V输出电压。

(3) 反向操作模式开机步骤：

• 输入电源接到VBUSC端点与EN接脚，并把电子负载接到VSYS端点。
• 设定缓存器0x0C为52h，0x29为02h，以及0x0E为90h，然后VSYS端点上就会有5V输出电压。

(4) 当VBUS端点为5V时，支持1C + 1A的应用场景。

*：R5、R6、C1与C2为非必须的减震器组件。

RT6190 + 具有CC逻辑的MCU用于显示器

基于图1，我们可以添加一个MCU或应用处理器，以实现图2所示的显示应用的实际设计。电路看起来相当简单，因为它不包括USB-A接口。然而，连接的MCU / EC必须具备用于USB-C接口应用的CC处理逻辑。

注意事项：

(1) 当R17不上件，R18是100kΩ，RT6190的I²C地址为0x2C。

当R17是100kΩ，R18不上件，RT6190的I²C地址为0x2D。

(2) 当只使用VBUSC输出时，VBUSA与GPA接脚可悬空不接任何组件。

*：R5、R6、C1与C2为非必须的减震器组件。

RT6190 + TCPC控制器（RT1718S）用于显示器

如果应用需要支持USB-PD协议，就需要加上TCPC Type-C接口控制器。图3显示了加上RT1718S的应用线路。

注意事项：

(1) 当R17不上件，R18是100kΩ，RT6190的I²C地址为0x2C。

当R17是100kΩ，R18 不上件，RT6190的I²C地址为0x2D。

(2) 当只使用VBUSC输出时，VBUSA与GPA接脚可悬空不接任何组件。

(3) *：非必须组件说明

• R5、R6、C1与C2为减震器组件。
• 当R31是0Ω，R32不上件，由RT6190控制QC1与QC2的外部N-MOS。

当R31不上件，R32是0Ω，由RT1718S控制QC1与QC2的外部N-MOS。

• 请参考RT1718S的规格书，去设定VDC接脚的R33与R34电阻值。

3. 参考设计

我们与提供氮化镓（GaN）功率管理技术制造商EPC合作推出了一个新的参考设计，专为快速充电应用而设计，实现高功率密度和高达98％的效率，适用于行动电源、手机充电器、汽车充电器、电动自行车和太阳能应用等。

新发布的参考设计可支持高达140瓦的快速充电，使用RT6190和EPC2204 100V增强型GaN FET的组合，与传统解决方案相比，缩小了总体解决方案的尺寸超过20％，在20V输出电压可实现98％效率。快速切换开关、高效率和小尺寸的特点可适合用电池充电器、固定电压的电池稳压器和USB-PD 3.1快速充电（支持5V、20V和28V）。