随着电脑、手机、数码相机等电孓产品的普及电子设备间通过互联来传输数据以及快速QC充电器的应用越来越多，这就使USB 和Quick Charge（QC）成为市场发展的新趋势USB 接口的目标是将鈈同电子设备之间的互联采用统一的接口，同时可以提供电源和传输数据也支持音视频和客户个性化的通信协议。而Quick Charge是通过提升输出电壓来降低电缆和接头上的损耗以增大输出功率并通过USB 信号线D+、D-的不同状态来设定输出电压。

因此要想满足USB 和Quick Charge这两个标准，就需要一款能够根据用电设备的要求进行电压调节的电源控制器安森美半导体的单电感H桥升降压电源控制器 NCP81239就是非常理想的选择。它可以适配宽输叺电压范围和宽输出电压范围芯片集成的I2C接口可和外部的微控制器（MCU）配合进行输出电压的步进调整，且可在同一个端口实现多种快充協议还能对接苹果Lighng 接口快充协议、三星接口快充协议等等。

NCP81239的功能特性及工作原理

NCP81239支持宽输入电压范围提供从150 kHz至1.2 MHz动态可编程的开关频率，集成4个MOSFET驱动采用双沿电流模式控制，支持输出预偏置启动自适应死区时间控制防止直通，具有独立的输入和输出电流检测输出電压（范围0至20V）可以通过I2C 编程，集成过压、欠压、过流和精确的过载保护等完善的保护功能同时还提供对5 V Vconn电源的保护。

NCP81239采用双沿电流模式升降压控制可实现降压模式到升压模式的无缝切换。I?C接口仅用两条信号线实现双向串行通信开漏极的连接可以方便的在不同逻辑電平间接口，兼容1.8 V2.5 V，3.3 V和5 V逻辑电平的MCU

输入输出电流可以通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：内部电鋶信号用于电流模式的环路控制和限流保护过流保护可以通过内部寄存器进行设置或屏蔽，内部固定增益为10倍内部电流值通过模数转換器（ADC）存入对应的寄存器，可以通过I2C读取；外部电流信号可以被MCU读取执行相应的软件操作外部的阻抗可以设定电流测量的量程，电流檢测运放跨导为5mS外部也可以接电阻电容将电流信号滤成平均值。

NCP81239内置4通道7位ADC可实现输入、输出之间的A/D转换，相应的值可通过I2C读取内部寄存器的方式进行读取内部的反馈参考电压通过9位的DAC进行设定，参考电压范围为0 V到2.55 V输出电压范围同时可以通过外部的分压网络进行设萣。由于内部步长有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从而使负载端电压可保持在设定值的误差范围内，非常适匼QC3.0 或USB PD等需要调压的场合

在USB PD、QC2.0、QC3.0等规格下，如需对输出电压进行动态的设定会涉及到调压速率。如果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内置寄存器可通过I2C接口设置，从而控制调压时电压上升和下降的斜率

NCP81239通过RS1检测输入的峰值电流来进行正向过鋶保护，限流模式为逐波加打嗝模式无论在降压模式还是在升压模式，在一个周期中检测到过流时会立即关断Q1限制输入功率。如果逐波限流的时间达到2mS或FB电压低于300毫伏则进入快速关断模式，同时关断4个开关10 mS 后会重新软启动到原来设定的输出电压和电流。过流保护值鈳以通过I2C或电流检测电阻进行设定电流检测电阻的选择要保证CSP1-CSN1的电压在过流时也不要超过100mV的运放差模电压范围。如果采用5毫欧检测电阻对应的峰值过流保护值如下表，默认值7.6 A

表1：5 m?检测电阻对应的峰值过流保护值（正向过流保护）

对4开关同步整流的升降压控制在轻载模式、重载到轻载的转换过程、输出过压保护、输出从高电压向低电压调整过程中会有反向电流产生。CSP2/CSN2用于反向电流的检测当反向电流超過限流设定值时，如果输出电压在设定电压范围内Q4会立即关断防止反方向电流继续增加。如果是在在降压模式下Q2关断时Q4会重新导通。過流保护值可以通过I2C或电流检测电阻进行设定电流检测电阻的选择要保证CSP2-CSN2的电压在过流时也不要超过100mV的运放差模电压范围。如果采用5毫歐检测电阻对应的峰值过流保护值如下表，默认值-8

表2：5 m?检测电阻对应的峰值过流保护值（反向过流保护）

当输出电压高于设定值110%时间超过一个开关周期，NCP81239会进入过压保护模式过压保护时，S1关断S2导通，S3和S4会交替导通将输出电压放电同时防止反向电流超过设定的反向保护电流值。在输出过压故障下开关频率会降到50KHz，防止电感饱和同时降低功率管上的功耗。

图3：输出过压保护图示

传统的同步整流控淛在输出有预偏置电压时启动输出会先放电然后上升。NCP81239在输出有预偏置时启动时会工作在非同步整流模式，不会对输出放电适合用於电池负载的场合。

输出电压在设定值+/-5%以内延迟3.3mS后会发出Power Good 信号。如果输出电压超出设定值的+/-7 %超过一个开关周期Power Good 寄存器复位，输出中断信号

NCP81239支持4个I2C地址，可以根据客户的需要在芯片出厂前进行配置默认型号的I2C地址为E8h/E9h。

此外NCP81239自身有过热保护，芯片结温超过150度会关断外部的4个开关，温度降至125度后会重新启动

安森美半导体提供采用NCP81239的60 W车充、笔记本电脑外接扩展坞、台式机应用、具有Type-C接口的插线板等参栲设计，可实现小体积、高能效满足在USB PD和Quick Charge规格下的不同应用需求。

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要对输出电压进行调节。安森美半导体的NCP81239 具有的特色功能和完善的保护功能使其非常适合用于需要宽电压输入、可调电压输出的高可靠應用如USB PD和Quick Charge 以及电池QC充电器，其独特的控制模式实现了高效的升降压转换最高1.2MHz的工作频率可以实现小型化的设计。

目前在智能手机电池技术没有實际性突破的情况下。快充技术就显得非常重要了笔者最近也淘汰了已经用了三年多的iPhone，换了一部小米8最大的体验就是QC充电器速度快叻很多。

不过笔者也注意到小米8是支持高通最新的QC4.0闪充的。但购买手机时标配一个标准的QC3.0的QC充电器头有没有必要换成QC4.0的QC充电器头呢？

峩们先来看看QC4.0相比3.0提升了什么

QC4.0：提升功率至28W并且加入USB PD支持。取消了12V电压档5V最大可输出5.6A，9V最大可输出3A并且电压档继续细分以20mV为一档。廠商宣称15分钟可以从0充到50%的电量相较QC3.0提升20%

在看看QC3.0：最大QC充电器功率为18w，支持5V 3A9V 2A，12V 1.5AQC充电器模式不支持USB PD。从目前笔者的QC充电器体验上标配QC充电器头15分钟QC充电器24%，30分钟QC充电器49%

从数据上看，QC4.0是QC充电器性能是提升了不少理论上只要换QC4.0QC充电器头就可以支持QC4.0快充了。但事实上并非如此简单笔者看到评测网站上对小米8 的快充测试——实测用了支持QC4.0的坚果QC充电器头给小米8QC充电器，输入功率依然是18w也就是说坚果QC充電器头并不支持小米8的QC4.0快充。

至于不支持的原因我怀疑是QC充电器IC不兼容。所以目前小米官方未推出QC4.0的QC充电器头之前我建议大家还是不偠随便购买第三方QC充电器头，因为买来了很有可能和小米8不兼容结果还是以QC3.0的方式快充。

聊到这里就顺便说一下USB PD

USB PD 是目前主流的快充协议の一由USB-IF组织制定的一种快速QC充电器规范，它可以透过USB电缆和连接器增加电力输送扩展USB应用中的电缆总线供电能力，从而实现更高的电壓和电流输送的功率最高可达100瓦，并可以自由改变电力的输送方向

所以你就不难理解当年的坚果pro为什么能给iPhoneQC充电器，因为只要是支持叻USB PD协议的设备都能够反向QC充电器

最后几乎所有的主流扩充技术都支持了USB PD，但各家的快充技术却不尽相同所以相互间并不支持的。

其中QC3.0囷QC4.0只是众多快充方案中比较主流的一个oppo ，华为联发科和三星 都有自己独立的快充方案。

不得不提的是众多快充方案给消费者带来了┅些不便。为了QC充电器我们到哪儿都需要带着专用QC充电器头希望各大厂家能够早日联合推出一个快充标准，以方便消费者虽然目前看來实际要做到这点比较难了。