构建用于电源的多端口 USB Type-C 适配器

在深入了解细节之前，先回顾一下 Type-C PD 输出的一些功率要求会很有帮助：

· 标准 Type-C 电缆的额定输出电流为 3A。(还可以使用特殊的有源电缆提供高达 5A 的输出电流。)

· Type-C总线上的电压从5V到20V可调，有5V、9V、15V和20V的标准化等级。

· 用作电源的 Type-C 连接器称为向下端口 (DFP)。DFP 支持的电压/电流配置文件在 Type-C 电缆内的一对通信线(CC1 和 CC2)上公布。

· 当负载连接到电缆的另一端时，它可以与 DFP 通信它想要哪个可用配置文件。DFP 中使用端口控制器设备来提供这种握手和接口返回到 DFP 内的开关电源。

首先要做的决定是支持哪些电压配置文件。这将由应用程序和适配器打算充电的设备支持的电压配置文件驱动。5V 电平主要用于传统手机和平板电脑，以及拇指驱动器等小型设备。随着 Type-C 被更广泛地采用，我们应该会看到更多的手机和平板电脑市场从 5V 水平迁移。

考虑到手机，Type-C 引入了 9V 电平。显然，在 9V 下可以提供比 5V 更多的功率，从而大大减少充电时间。此外，在 9V 时，集成在手机中的电池充电器可以通过消除在某些系统中为电池组完全充电的需要而提高效率。15V 和 20V 电平针对笔记本电脑和笔记本电脑。

接下来，必须考虑适配器的总功率以及端口数量。总额定功率不一定需要是所有端口的最大额定功率之和。每当设备与任何端口连接或断开连接时，都可以重新协商每个端口上可用的电源配置文件。适配器的尺寸和成本与额定功率成正比，因此不要过度指定适配器非常重要。

最简单且最具成本效益的系统是所有端口仅支持 5V 的系统。该系统中的电源只需调节到恒定的 5V。然后每个端口都有自己的端口控制器。在这个仅 5V 的系统中，很容易混合和匹配 Type-C 端口和传统的 Type-A。下面是一个示例框图。在 Type-C 采用的早期阶段，这些类型的适配器可能是最常见的，尤其是在售后配件方面。

必须支持多个端口和多个电压配置文件的系统更加复杂。该适配器必须能够同时提供多个电压电平。

下面，电源生成所有三个轨，然后根据需要多路复用到输出。这种方法很有效，但可能会过大，因为三个电源轨永远不会同时充分利用，保持适当的调节可能是一个令人望而却步的问题。控制电压电平之间的转换速率也可能是有问题的。

主电源产生一个单轨，每个端口都有自己的专用同步降压转换器。AC/DC 电源轨不需要很好地调节，因为通过降压转换器提供了良好的调节。以功率双转换的形式付出了代价，但并没有牺牲多少效率，因为在全功率下，降压转换比不大，只是从 17 V 转换到 15 V。

最后要考虑的系统级方面是如何根据端口使用情况和转换器的功率容量来管理各种端口上公布和使用的功率。在具有大量端口的大型系统中，最好使用监控微处理器来完成。在较小的双端口系统中，微处理器可能会被省略。一些端口控制器旨在相互通信以提供此端口电源管理。

USB Type-C PD 正在推动 AC/DC 电源适配器的发展。端口数量、电压曲线和总功率容量的组合看似无穷无尽。小心不要过度指定系统是关键的第一步。多端口系统受益于两级电源架构，复杂的电源管理可能需要微处理器。