车载充电新升级！QC3.0+USBPD二合一车用充电器方案

快速充电已经成为目前最流行最普遍解决续航不足的方案之一，同过缩短充电时间来提升续航体验，目前市面上比较流行的分为三种方案，分别是OPPO的VOOC闪充、高通QC快充和联发科的Pump Express Plus快充方案。在智能手机领域，快速充电已经成为各大品牌手机的标配。今天，在车载充电领域，方案超市为大家带来一款QC3.0+USBPD的二合一Type-C车用充电器解决方案。

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方案简介：

该方案最高功率可达60W，采用MCU与开放式软件设计，能自动识别负载充电协议为QC3.0或USB PD，并共享一个Type-C接口，具有成本低，弹性大的优点。MCU采用市场应用最广的ARMCortex M0系列，以大联大友尚代理的意法 (ST Micro) STM32F030K6，搭配飞兆(Fairchild) FUSB302 Type-C控制器，与安森美( ON Semi) QC3.0识别ICNCP4371，电源控制芯片则采用安森美升降压(Buck-Boost) IC NCP81239。

系统架构图和线路原理图

图1 系统架构图

图2-线路原理图

Type-C是新一代的USB接口，正反都可以插，USBPD输出电压可提供5V、9V、12V、15V、20V等多种选择，功率最大可以达到100W电力，而且Type-C接口很细小，所以适合笔电、平板到手机，以至小小的周边产品都可以配备。而QC3.0乃是为手机量身打造，输出电压以每 200mV 为增量，于3.6V 至 20V 的电压范围内，让手机选择最适合的电压与理想的充电电流，进而将电能损耗最小化、提升充电效率并改善热表现。因此友尚结合QC3.0与USB PD，推出单一Type-C接口输出的QC3.0+USBPD二合一车用充电器，让使用者可以方便的对手机、平板与笔记本电脑充电。

图3 MCU-STM32F030K6 features

本方案输入由汽车电池点烟座提供大功率电源，经由安森美的升降压电源转换控制芯片NCP81239驱动功率开关，以调节输出电压与电流。MCU 负责识别、判断负载充电需求与控制升降压电源转换芯片，以输出负载所需的电源规格，采用的是意法STM32F030K6。MCU可直接连接BuckBoost IC内建的I²C bus来设定负载所需的输出电压值，电压设定采每100mV为增量，超越QC3.0所需的200mV增量规格。NCP81239搭配四颗PowerMosfet开关、一颗电感、与滤波电容，根据输出入电压差可自动调整为升压 (BOOST) 或降压(BUCK) 架构，输出5V~20V，符合USB PD需求的电压规格。

本方案负载充电协议支持QC3.0与USB PD，并共享一个Type-C接口。Type-C与USB PD协议是经由侦测USB接口的CC1与CC2讯号，并透过飞兆的Type-C控制ICFUSB302，经由I²C接口与MCU连接。QC3.0快充协议则采用安森美的QC3.0控制ICNCP4371连接USB接口的D+/D-讯号。MCU负责识别、判断负载充电需求与控制升降压电源转换芯片，以输出负载所需的电源规格。

图5- HVDCP Controller-ON NCP4371 feature


图6-Buck Boost Power Controller-ON SemiNCP81239 Feature

图7-开发板照片

*汽车点烟座输入接口,Input voltage: 12V,
*Type-C 输出接口, Output voltage @Max. load current如下:
．QC3.0:3.6V~12V @3A,
．USB PD: 5V/9V/12V/15V/20V @3A
*满载平均效率约95%
*自动识别负载充电接口，QC3.0 由D+/D-识别充电协议，USBPD由CC1/CC2识别充电协议