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讨论 第十期产品组

DIY 18W PD快充,非安规版,超低成本

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z443233785
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高级工程师
  • 2018-11-20 15:32:43
如果楼主的作品对你的研发学习和知识储备有了很大的帮助,欢迎点击活动页面投上你宝贵的一票吧!   

借助21世纪电源网平台,学习了很多前辈们的大作。这么多年来很少发贴,但获益不少,在此表示感谢!
另外感谢21世纪电源网、感谢大家的支持,让我在第九期活动中侥幸获得一等奖。
【技术经验分享】开关电源工作小技巧总结,提高你的工作效率

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闲话不多说,第十期献丑一下,DIY一个颜值不高的18W PD快充,目前非常流行火爆,不玩一把过过瘾心理确实很难受。


先上一下规格:
输入:100V-240Vac
输出:5V/3A 9V/2A 12V/1.5A (PD2.0协议)
          5V/3A 9V/2A 12V/1.5A (QC2.0、QC3.0协议)
          FCP/SCP(华为超级快充)
          MTK PE+(联发科协议)
          Apple 5V/2.4A(苹果手机)
          AFC(三星手机)


目标效率:87%
目标PCBA成本:8元
目标PCB尺寸:类似三星手机充电器外壳
保护功能:过压保护、欠压保护、过温保护、过流保护


在此特别强调一下:
1.。DIY需要有一定的专业知识和动手能力,防止勿触电造成人身安全。
2.。本贴原创,转载请注明出处。


目前主控芯片 PD芯片 同步整流芯片已选定,先暂时保密。


DIY流程规划:
Step1 原理图绘制
Step2 PCB Layout
Step3 变压器设计
Step4 样机调试(PCB打样、元件打样)
Step5 协议通讯测试
Step6 损耗计算
Step7 温升测试


震楼用.png




世纪电源网-九天
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超级版主
  • 2018-11-20 16:12:28
 
欢迎楼主分享交流~~
wangdongchun
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副总工程师
  • 2018-11-20 21:04:44
 
期待更多资料的分享
靖哥哥
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高级工程师
  • 2018-11-21 09:20:20
 
期待楼主更新,学习学习..
wangdongchun
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副总工程师
  • 2018-11-21 21:24:54
 
z443233785
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高级工程师
  • 2018-11-28 20:49:35
 
兄台,不要占用我的地方
wangdongchun
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副总工程师
  • 2018-11-28 21:06:28
 
哈哈   相互学习一下吗
z443233785
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高级工程师
  • 2018-11-29 09:56:47
 
呵呵,你那个帖子叫什么来着?
靖哥哥
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高级工程师
  • 2018-11-29 11:03:25
 
来你这打广告了...
沙粒
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助理工程师
  • 2018-11-29 10:00:58
 
求原理图
z443233785
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高级工程师
  • 2018-11-29 10:06:39
 
原画图已经绘制完毕,可谓是颗颗元件都用在了刀刃上,完全没有多余的器件,干净利落!高清图传不上来,先将就一下。
Protel Schematic1.png

为DIY方便,EMI器件没有加,声明一下这个是非安规的,纯粹DIY





z443233785
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高级工程师
  • 2018-11-29 11:30:19
 
关于PD快充,先理解一下这两个常用的专业术语:
一、USB TYPE C:
USB Type-C是一个物理接口,是一个全新的正反插USB连接器。
支持USB 3.1(Gen1和Gen2)、Display Port和USB PD等一系列新标准。
USB Type-C端口默认最高可支持5V3A,超过3A需使用E-mark电子标签。

二、USB-PD(Power Delivery) :
USB- Power Delivery(USB PD) 是在一条线缆中同时支持高达100W(5-20V)电力传输和数据通信的协议规范。
USB Type-C/PD给充电领域带来新的生机。具有PD功能的Type-C 能让充电变得无处不在。用同一个充电器,去给电脑、手机、移动电源充电,PD 概念的引入会给这些行业带来新的机会。值得注意的是,输出电流超过3A时需使用带E-mark芯片的线材,否则设备应用不识别,默认接受3A最大电流。

目前主流的USB PD 功率段现细分为:
18W  5V/3A、9V/2A
主流应用:支持PD协议的快充手机

18W  5V/3A、9V/2A、12V/1.5A  
主流应用:支持PD协议的快充手机或其它设备

29W  5V/3A、9V/3A、12V/2A、15V/2A、20V/1.45A
主流应用:华为MateBook、苹果MacBook 12英寸等平板

45W  5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/2.25A
主流应用:45W以内TYPE C接口的笔记本、平板、任天堂游戏机等

61W  5V/3A、9V/3A15V/3A20.3V/3A
主流应用:小米笔记本Air、苹果MacBook Pro 13.3英寸、TYPE C接口的戴尔笔记本、惠普笔记本、任天堂游戏机等

87W  5V/3A、9V/3A20.3V/4.3A
主流应用:苹果MacBook Pro 15英寸等笔记本应用

USB Type C接口不仅插头设计纤薄,而且最大充电电流支持到3A甚至5A,易于实现高达100瓦的功率传输,有能力一统未来智能手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机、数码摄像机等所有便携式电子产品的充电接口,纤薄的尺寸也更加适合体积小巧的便携式设备的设计应用。





z443233785
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高级工程师
  • 2018-11-29 17:10:42
 
QQ截图20181129101623.jpg
这个是TYPE C母座需要用到的一些功能脚,下面解释一下:
Vbus:输出电压正端,脚位是A4、B4、A9、B9
D+:通讯信号线,DP:data plus  正,脚位是A6、B6
D-:通讯信号线,DM:data minus  负,脚位是A7、B7
(D+、D-是兼容以前的USB设备标准)
CC1:通讯信号线,脚位是A5;
CC2:通讯信号线,脚位是B5
GND:输出电压负端,脚位是A1、B1、A12、B12


原理图里画了CC1和CC2,实际上在不含E-mark芯片的线缆里只有一根cc线,此次DIY用普通的TYPE-C线就OK。
含E-mark芯片的线缆也不是两根cc线,而是一根cc,另一根是Vconn,用来给线缆里的芯片供电(3.3V或5V);
如果只输出5V,只要在CC1或CC2其中一条线路下拉接一个5.1K电阻到地,实现简单的对TYPE-C接口的手机或其它设备充电。
沙粒
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助理工程师
  • 2018-11-29 17:28:40
 
怎么说,画PCB时是不是CC1和CC2连接一起,学习下
z443233785
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高级工程师
  • 2018-11-29 17:31:38
 
有PD协议的时候,CC1和CC2要分别接到TYPE C 母座上
无PD协议的时候(只输出5V),CC1和CC2其中一根线下拉一个电阻到地
puwenlong84644
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本网技师
  • 2018-11-29 18:48:24
 
TYPEC原理图有两个D+,D-,怎么接的实物,原理图能不能连一起,方便看线路
z443233785
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高级工程师
  • 2018-11-29 20:40:56
 
实物是要接在一起的,2个D+信号接一起,2个D-信号接一起
puwenlong84644
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本网技师
  • 2018-11-30 12:34:17
 
楼主能放个封装然后注明一下不,这样DIY起来方便
z443233785
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高级工程师
  • 2018-11-30 14:39:32
 
这个是16P脚的TYPE C贴片母座脚位排序:

QQ截图20181130142539.jpg


上面是顶层视图,从左到右,依次为:
GND   VBUS   CC2   D+   D-    D+   D-   CC1   VBUS   GND

沙粒
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助理工程师
  • 2018-11-30 09:19:45
 
PD协议芯片外围怎么这么少?好用不,就三个外围器件吗
z443233785
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高级工程师
  • 2018-11-30 10:21:08
 
感谢关注,后面会做详细的测试,具体好不好用,测试之后就知道了
admin
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管理员
  • 2018-11-30 09:22:12
 
支持原创,转载请标注出处和作者。
z443233785
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高级工程师
  • 2018-11-30 14:21:43
 
PCB初步弄了一下,这小东西看起来简单,画起来就像织毛衣一样,里面学问大的很
QQ截图20181130141240.jpg






XIAOTU80
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版主
  • 2018-11-30 17:53:40
 
可以按照一定规律画线,就不怕织毛衣了,比如信号线如果多的话,横线用顶层,竖线用底层走线,然后加过孔
z443233785
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高级工程师
  • 2018-12-3 14:00:10
  • 倒数10
 
不过我这个是小功率,不用这么麻烦的。信号线的话,能不过孔就不过孔,一个过孔不知道有几个nH的寄生电感,对敏感的信号线是致命的

b52c
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本网技师
  • 2018-12-2 09:11:13
 
ME9805这个IC是哪里生产的啊,我百度不到
z443233785
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  • 2018-12-3 13:57:14
 
貌似这芯片刚出来,相关资料不知道能不能传上来
z443233785
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高级工程师
  • 2018-12-6 12:38:23
  • 倒数9
 
最终的原理图
QQ截图20181209140631.jpg

z443233785
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  • 2018-12-6 12:39:04
  • 倒数8
 
顶层布线和丝印
QQ截图20181209140813.jpg

底层布线和丝印
QQ截图20181209140942.jpg

puwenlong84644
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本网技师
  • 2018-12-6 22:38:44
  • 倒数7
 
PCB应该弄好了吧,更新一下资料贴张图,还有PCB布板注意什么地方,走线的规则等,坐等大神普及,板子回来了能传高清图不,看看庐山真面目,最好有个外壳,这样就是个成品啦
puwenlong84644
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本网技师
  • 2018-12-6 22:40:20
  • 倒数6
 
苹果18W原装PD264元,楼主这个成本得多钱
cuncaosheng
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  • 2018-12-7 10:37:46
  • 倒数5
 
期待中
z443233785
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  • 2018-12-9 14:15:30
  • 倒数4
 
布线技巧一:VCC电容靠近芯片GND和VCC
VCC:电源(Volt Current Condenser)是整个电源系统里面的一小部分,是开关电源芯片供电的核心,在电子电路中,VCC是电路的供电电压,VDD是芯片的工作电压,而通常我们都习惯性的称做VCC。小功率的基本是使用简单的变压器辅助绕组整流提供VCC,VCC设计的好坏直接关系到整个系统的稳定性和可靠性;

QQ截图20181209141133.jpg

z443233785
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高级工程师
  • 2018-12-9 14:26:45
  • 倒数3
 
布线技巧二:RCD吸收回路面积小,要干净利落

可以看到,这里的RCD吸收串了一个贴片电阻,串这个电阻主要针对次级有同步整流应用(无死区时间的快关快断方式),加这个电阻有2个好处
QQ截图20181209141702.jpg


z443233785
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高级工程师
  • 2018-12-9 14:33:48
  • 倒数2
 
布线技巧三:针对不过EMI的情况下,加大这个动点的面积可以起到不错的散热效果


第一要考虑最基本的电气安全距离,这里留的是1.2mm(min)。
第二个就是顶层的铜箔不能绿油开窗,防止和变压器产生短路等问题
QQ截图20181209142831.jpg QQ截图20181209142931.jpg
z443233785
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  • 2018-12-9 14:34:51
  • 倒数1
 
板子发出去打样了,今天就到这里,外面虽然冷,但是还得出去锻炼身体
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