随着PD协议芯片的投产及应用,USBPD快充及高通QC4+快充的普及市面上已有多款设备支持了USBPD快充,现在有很多手机已经率先支持了USBPD3.0协议市场前景一片火热.
介绍一款瑞芯微推出的PK837PD快充协议芯片，
PK837是一款支持USB PD3.0 Type C控制器，用于适配器PD协议芯片，支持一个USB Type-C端口和一个A型端口，它集成了Cortex-M0，闪存和RAM来处理PD协议，策略引擎和设备策略管理器。
RK837集成了PD3.0协议适配器。M0内核，64K字节闪存空间，2K字节RAM实现PD3.0或其他协议。RK837还集成了一个输出开关N-MOSFET 集成了VCC和VBUS放电功能PD要求。
1功能
协议处理程序
◼支持一个USB Type-C端口和一个Type-A端口
◼支持USB PD 3.0，C型PHY和协议，PD TID号是5141
◼支持QC4 +协议，报告编号为QC20210303222
◼集成BMC收发器和PHYMCU MCU提供的其他专有协议支持
◼集成Cortex-M0、64K字节程序空间，和2K字节RAM
◼DP / DM引脚可以配置为UART模式，BC1.2模式和GPIO模式
◼DP2 / DM2引脚可以配置为BC1.2模式和GPIO模式CC CCCV控制器
◼3〜22V，10mV / step（11bits）CV输出
◼0.1A〜12A，步进12mA（5mohm Rsense）高精度ADCtes集成10通道电压ADC
◼1通道电流ADC
◼其他功能和保护
◼集成了N-MOSFET驱动器以进行输出控制tes集成了一个快速放电的N-MOSFET
◼集成了VBUS放电电路
◼集成了一个低功耗RC振荡器，3定时器/ PWM和WDT
◼保护：OCP，OVP，UVP，OTP
◼FN QFN-24 4x4mm封装
2基本信息
协议控制：它的电源电压是 VCC 脚，典型应用范围是从 3.3～21V。CC1/CC2/DP/DM 用于接到 type C 座子上，与手机进行协议通讯。该芯片还集成了 DP2/DM2，可接到另外一个 USB - A 口的座子上，用于 1A1C 双口快充协议控制。
恒压恒流控制：该芯片集成了恒压恒流控制功能，可与原边芯片以及光耦配合，使得整个反激变 换器构成闭环负反馈。整个充电器对外的输出电压和输出电流可以实现恒压恒流控制，可实现的恒压 范围为 3～23V，恒流范围为 0.1～12A（5mR 电阻）。目前快充协议中常用的恒压范围为 3.3～21V，电 流为 0.5～6.5A。
输出开关和放电控制：对于快充充电器一般在反激变换器的输出 VCC 后，会接一MOSFET，一般 NMOS 比较便宜，RK837 集成了该 NMOS 的驱动 OGATE。对于 VCC 上一般有上千 uF 的固态电容，因此在从高压往低压调压且轻载时，需要对 VCC 进行放电，RK837 的 DISCH 脚就是用来放电的，内部放电电阻约 4R，一般外面会串联一个 0805 封装的 100R 电阻再接到 DISCH 脚。VBUS 也会接不大于 10uF 的小电容，
协议规定 VBUS 也需要放电，RK837 的 VBUS 脚做了 1k 左右的放电电阻。
电源管理：由于该芯片是个较复杂的数模系统，需要用到几个不同电压的电源，且由于输入 VCC 的电压范围是 3.3~21V，因此，设计 VCC 通过高压 LDO 转成 V3P3，V3P3 再通过低压 LDO 转成 V1P8，V3P3 通过电荷泵转成 VDD（5V）。
ADC：可对 VBUS 和 VCC 进行电压采样，0～38.4V；可对 CSP/CSN 进行电流采样-80mV～80mV）； 可对 AN0～AN7 进行采样（主要用 AN0/AN1 接 NTC 采样温度，其他通道为复用脚）。
GPIO：有 11 路 GPIO，几乎都是复用管脚，每路 GPIO 都配置了上拉下拉电阻可配置。
VAC_Detect：RK837 集成了 SRD 脚，外部串联 112K 电阻，内部电阻 2.4K，分压后可测量低端同步 整流管 Drain 端的电压波形，寄存器选择为低端同步整流配置，该电压随着原边电压增大而增大，设 置某个阈值点，可以用来判断接的交流电网是 110V 系统还是 220V 系统。该 SRD 脚还支持高端同步整 流管的接法，同样接在同步管 Drain 端，串联电阻改成 170K，寄存器选择为高端同步整流配置，同样 能鉴别交流电网是 110V 系统还是 220V 系统
LPS 功能：对于采样电阻正常的情况下，由于恒流控制环路起作用，是不会使充电器的输出电流超 过 8A 的。但是 LPS 测试要求当单个元件短路时，也不能时充电器的输出电流超过 8A 的。我们 RK837 的做法是通过采样 VCC 和 VBUS 两个管脚的压差，超过某个阈值时（对于 7mR MOS 管建议设置在 31/36mR） 后，然后读取 CSP/N 的 ADC 值，如果发现 ADC 值特别小，说明采样电阻被短路了，此时把 OGATE 关闭， 不让充电器对外输出