MP2731 USB PD参考设计：具有OTG功能的4.5A NVDC单电池充电器
1.1 描述
MP2731 USB供电（PD）参考设计为USB PD应用提供了符合USB PD3.0规范的完整解决方案。该参考设计的主要组件包括MP2731 （4.5A NVDC单节锂离子电池充电器）和CCG3PA（USB PD控制器）。
本参考设计提供了一个双向DRP Type-C端口。当连接USB输入时，该端口作为上游端口（UFP）为电池充电；当USB PD接收器连接到Type-C端口时，该参考设计作为下游端口（DFP）为接收器设备提供5V USB On-the-Go（OTG）功能。该设计为NVDC架构提供电源路径管理功能，适用于智能手机、平板电脑和各种便携式充电应用。
1.2 性能
- 5V至16V工作输入电压范围，支持通用固定PDO电压
- 高达22V的最大持续运行电压
- 4.5A，1.35MHz高效率降压充电器
- 支持USB PD 3.0和BC 1.2协议
- 提供USB On-the-Go（OTG）功能，可通过电池为USB端口供电
- 高达9A的电池放电电流
- 窄电压DC（NVDC）电源路径管理功能
- I2C 接口，用于配置系统参数
- 高精度：±0.5％充电电压调整率，±5％充电电流调整率
- 可调JEITA阈值，用于电池温度保护
- 提供热调节回路和过热关断保护
- 输入和系统过压保护（OVP）
图1：USB PD解决方案模块
1.3 应用
- 平板电脑
- 智能手机
- 移动设备
参考设计
2.1 功能框图
MP2731 USB PD参考设计将高度集成的MP2731充电器和通用PD控制器（CCG3A）搭配应用，提供了一种经济高效的解决方案，可实现高达18W的PD快速充电。该设计采用通用Type-C连接器作为双向输入。框图中的背对背输入FET配置为可选项，因为MP2731还提供了一个内部输入阻断FET帮助进一步减小PCB尺寸并降低BOM成本 （见图2）。
图2：MP2731 USB PD充电器系统功能框图
2.2 相关解决方案
本参考设计基于以下MPS 解决方案:
表一: MPS 解决方案
| MPS 集成电路 | 描述 |
| MP2731GQC-0000 | 具有USB On-the-Go（OTG）功能的4.5A NVDC单电池充电器 |
系统规格
表2: 系统规格
| 参数 | 规格 |
| 输入电压范围 | 5 至 6V |
| 满电电压 | 4.2V, 通过I2C可配置 |
| 充电电流 | 3.0A, 通过I2C可配置 |
| 输入电压调节 | 4.6V, 通过I2C可配置 |
| 输入电流调节 | 0.5A, 通过I2C可配置 |
| OTG电压调节 | 5.1V, 通过I2C可配置 |
| OTG电流限制 | 2.4A, 通过I2C可配置 |
| 板尺寸 | 78mmx63mmx12mm |
| 效率 | >90% |
测试结果
3.1 充电效率
VIN = 5V, 9V, or 12V, VBATT = 3.8V, RL_DCR = 21mΩ, 不包括外部阻断FET（Q1，Q2）图3：
效率与充电电流的关系
3.2 散热测量
条件: VIN = 12V, VBATT = 3.8V, IBATT = 3A, TA = 24°C.
图6: 散热性能
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