RT7885 是目前最強(qiáng)的移動(dòng)電源解決方案之一,而且它還有一個(gè)重要的特性Bidirectional,即“雙向的”,它說明RT7885內(nèi)含的Buck-Boost轉(zhuǎn)換器是可以雙向工作的,這是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵之處,它的使用最大化地簡(jiǎn)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu),讓高性能移動(dòng)電源的設(shè)計(jì)變成了可能。
實(shí)際上,使用 PD 協(xié)議的 USB Type-C 接口是可以支持雙重角色的:與用電設(shè)備連接時(shí),它可以供電;供電設(shè)備接入時(shí),它可以受電為己所用,這樣的特性正好符合移動(dòng)電源的需要,我們可以用這樣的端口為它充電,又可以用這樣的端口為負(fù)載供電。
普通移動(dòng)電源的充電端口和供電端口是分離的,因?yàn)楣╇娐窂胶褪茈娐窂酵耆灰粯樱@樣就需要使用各自獨(dú)立的電壓、電流轉(zhuǎn)換器件,一個(gè)負(fù)責(zé)將外部供電轉(zhuǎn)換為適合電池充電的信號(hào),一個(gè)負(fù)責(zé)將電池電壓轉(zhuǎn)換為外部設(shè)備需要的電壓。
改用 USB Type-C 接口并實(shí)施 PD 協(xié)議以后,同樣的電源架構(gòu)也可以套用,但是因?yàn)榻涌诳梢允请p重角色的,所以需要在接口內(nèi)部加入切換電路,而電源轉(zhuǎn)換的部分仍然維持原有狀態(tài),重要的功率器件仍然需要兩套,這就必然使得移動(dòng)電源的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜且器件眾多,空間占用也多,成本也會(huì)很高,這還沒有計(jì)算實(shí)施 PD 協(xié)議的部分呢。
在探索 USB Type-C 接口移動(dòng)電源解決方案的過程中,立锜曾經(jīng)設(shè)計(jì)過一種各部獨(dú)立的解決方案,如下圖所示(僅供參考,不要考慮用它):

其中的 RT9485 是一款獨(dú)立的移動(dòng)電源芯片(現(xiàn)在沒有對(duì)外銷售),可以 Buck 模式為電池充電,也可以 Boost 模式為外部設(shè)備供電,內(nèi)含 MCU 可以操控所有的事情。當(dāng)需要通過 USB Type-C 接口對(duì)外供電的時(shí)候,Boost 轉(zhuǎn)換器 RT4813 進(jìn)入工作狀態(tài),其輸出用電子開關(guān)接入 VBUS,完成對(duì)外供電的功能。RT1711 是 USB Type-C 接口控制器和 PD 協(xié)議處理器,它是使得這樣組合起來的系統(tǒng)能符合 PD 標(biāo)準(zhǔn)要求的必要部分。整個(gè)系統(tǒng)的電路如下圖所示:

這款設(shè)計(jì)雖然沒有大量走入應(yīng)用,但性能表現(xiàn)還是不錯(cuò)的,我現(xiàn)在還時(shí)不時(shí)地用一用由它構(gòu)成的樣機(jī)。
與這樣的設(shè)計(jì)相比,RT7885 厲害的地方就是把所有的問題都簡(jiǎn)化到了極致,用它設(shè)計(jì)的功率轉(zhuǎn)換電路是可以雙向工作的,外部供電的時(shí)候工作于對(duì)內(nèi)電池的充電模式,需要對(duì)外供電的時(shí)候又工作于電壓轉(zhuǎn)換模式,一點(diǎn)都沒有浪費(fèi)的地方,而且雙向的工作都可以升壓和降壓,也都具備輸入、輸出端電壓和電流的調(diào)節(jié)控制,所用電池可以是 1 ~ 4 節(jié)串聯(lián),還具有電池均衡管理功能(只針對(duì)兩節(jié)電芯串聯(lián)的應(yīng)用)。
關(guān)于芯片細(xì)節(jié)的東西我們就不進(jìn)一步涉及了,那是從事專業(yè)工作的人才真正關(guān)心的,這樣的人一定要去看規(guī)格書(文末的閱讀原文可以直接抵達(dá)),現(xiàn)在讓我們一起欣賞一下由 RT7885 構(gòu)成的系統(tǒng)框圖:

圖片中間部分的 QA、QB、QC、QD 和 L1 便是構(gòu)成雙向 Buck-Boost 的核心元件,Q1A/B、Q2A/B 是實(shí)現(xiàn)端口電源阻斷控制的開關(guān)。假如需要 2 個(gè)以上的 A 型端口,右上角的那塊電路就需要另行加入。由于同時(shí)支持 C 型和 A 型接口,RT7885 的控制核心又是 MCU,世上現(xiàn)存的各種協(xié)議它都能支持,所以需要設(shè)計(jì)強(qiáng)悍移動(dòng)電源的讀者可以特別關(guān)注。
下面是可資參考的 1C1A 應(yīng)用電路圖,供關(guān)注細(xì)節(jié)的讀者參考。
(注:1C1A 表示有一個(gè) A 型接口,有一個(gè) C 型接口)

|