跟着电脑、手机、数码相机等电子产品的遍及，电子设备间经过互联来传输数据以及快速充电的使用越来越多，这就使USB 和Quick Charge(QC)成为商场开展的新趋势。USB 接口的方针是将不同电子设备之间的互联选用一致的接口，一起能够供给电源和传输数据，也支撑音视频和客户个性化的通讯协议。而Quick Charge是经过提高输出电压来下降电缆和接头上的损耗以增大输出功率，并经过USB 信号线D+、D-的不同状况来设定输出电压。
因而，要想满意USB 和Quick Charge这两个规范，就需求一款能够依据用电设备的要求进行电压调理的电源操控器。安森美半导体的单电感H桥升降压电源操控器 NCP81239便是十分抱负的挑选。它能够适配宽输入电压规模和宽输出电压规模，芯片集成的I2C接口可和外部的微操控器(MCU)合作进行输出电压的步进调整，且可在同一个端口完成多种快充协议，还能对接苹果Lighng 接口快充协议、三星接口快充协议等等。
NCP81239的功用特性及作业原理
NCP81239支撑宽输入电压规模，供给从150 kHz至1.2 MHz动态可编程的开关频率，集成4个MOSFET驱动，选用双沿电流形式操控，支撑输出预偏置发动，自适应死区时刻操控避免直通，具有独立的输入和输出电流检测，输出电压(规模0至20V)能够经过I2C 编程，集成过压、欠压、过流和准确的过载维护等完善的维护功用，一起还供给对5 V Vconn电源的维护。
图1：NCP81239典型使用电路图
NCP81239选用双沿电流形式升降压操控，可完成降压形式到升压形式的无缝切换。I2C接口仅用两条信号线完成双向串行通讯，开漏极的衔接能够便利的在不同逻辑电平间接口，兼容1.8 V，2.5 V，3.3 V和5 V逻辑电平的MCU。
输入输出电流能够经过高边的检测电阻进行检测，检测到的电压分为内部和外部两个通道：内部电流信号用于电流形式的环路操控和限流维护，过流维护能够经过内部寄存器进行设置或屏蔽，内部固定增益为10倍，内部电流值经过模数转化器(ADC)存入对应的寄存器，能够经过I2C读取;外部电流信号能够被MCU读取履行相应的软件操作，外部的阻抗能够设定电流丈量的量程，电流检测运放跨导为5mS，外部也能够接电阻电容将电流信号滤成平均值。
NCP81239内置4通道7位ADC，可完成输入、输出之间的A/D转化，相应的值可经过I2C读取内部寄存器的方法进行读取。内部的反应参阅电压经过9位的DAC进行设定，参阅电压规模为0 V到2.55 V，输出电压规模一起能够经过外部的分压网络进行设定。因为内部步长有9位ADC，步长比较小，所以便于用MCU I2C接口进行设定补偿电缆压降，然后使负载端电压可保持在设定值的差错规模内，十分合适QC3.0 或USB PD等需求调压的场合。 在USB PD、QC2.0、QC3.0等标准下，如需对输出电压进行动态的设定，会涉及到调压速率。假如调压速度过快会导致电感电流过冲，输出电压过冲或下冲。NCP81239内置寄存器，可经过I2C接口设置，然后操控调压时电压上升和下降的斜率。
NCP81239经过RS1检测输入的峰值电流来进行正向过流维护，限流形式为逐波加打嗝形式。不管在降压形式仍是在升压形式，在一个周期中检测到过流时，会当即关断Q1约束输入功率。假如逐波限流的时刻到达2mS或FB电压低于300毫伏，则进入快速关断形式，一起关断4个开关，10 mS 后会从头软发动到本来设定的输出电压和电流。过流维护值能够经过I2C或电流检测电阻进行设定，电流检测电阻的挑选要确保CSP1-CSN1的电压在过流时也不要超越100mV的运放差模电压规模。假如选用5毫欧检测电阻，对应的峰值过流维护值如下表，默许值7.6 A。
表1：5 m?检测电阻对应的峰值过流维护值(正向过流维护)
对4开关同步整流的升降压操控在轻载形式、重载到轻载的转化进程、输出过压维护、输出从高电压向低电压调整进程中会有反向电流发生。CSP2/CSN2用于反向电流的检测，当反向电流超越限流设定值时，假如输出电压在设定电压规模内，Q4会当即关断避免反方向电流持续添加。假如是在在降压形式下，Q2关断时Q4会从头导通。过流维护值能够经过I2C或电流检测电阻进行设定，电流检测电阻的挑选要确保CSP2-CSN2的电压在过流时也不要超越100mV的运放差模电压规模。假如选用5毫欧检测电阻，对应的峰值过流维护值如下表，默许值-8 A。
表2：5 m?检测电阻对应的峰值过流维护值(反向过流维护)
当输出电压高于设定值110%，时刻超越一个开关周期，NCP81239会进入过压维护形式。过压维护时，S1关断，S2导通，S3和S4会替换导通将输出电压放电，一起避免反向电流超越设定的反向维护电流值。在输出过压毛病下，开关频率会降到50KHz，避免电感饱满，一起下降功率管上的功耗。
图3：输出过压维护图示
传统的同步整流操控在输出有预偏置电压时发动，输出会先放电然后上升。NCP81239在输出有预偏置时，发动时会作业在非同步整流形式，不会对输出放电，合适用于电池负载的场合。
输出电压在设定值+/-5%以内，推迟3.3mS后会宣布Power Good 信号。假如输出电压超出设定值的+/-7 %超越一个开关周期，Power Good 寄存器复位，输出中止信号。
NCP81239支撑4个I2C地址，能够依据客户的需求在芯片出厂前进行装备，默许类型的I2C地址为E8h/E9h。
此外，NCP81239本身有过热维护，芯片结温超越150度，会关断外部的4个开关，温度降至125度后会从头发动。
参阅规划
安森美半导体供给选用NCP81239的60 W车充、笔记本电脑外接扩展坞、台式机使用、具有Type-C接口的插线板等参阅规划，可完成小体积、高能效，满意在USB PD和Quick Charge标准下的不同使用需求。
总结
Type-C接口正在成为电子产品间互联的单一接口，大功率USB PD不同的电压和功率需求对输出电压进行调理。安森美半导体的NCP81239 具有的特征功用和完善的维护功用使其十分合适用于需求宽电压输入、可调电压输出的高牢靠使用，如USB PD和Quick Charge 以及电池充电，其共同的操控形式完成了高效的升降压转化，最高1.2MHz的作业频率能够完成小型化的规划。
