140W，5-28V可调！我花6.8元，做了个这样的快充……

我做了个“万能”Type-C受电工具！

• 支持输出功率：≥140W持续输出

• 支持输出电流：5A以内可调

• 支持输出电压：5V~28V可调

• 支持网页设置电压/电流：提供离线网页，不联网即可设置当前电压/电流，手机电脑都能设置，设置完手机充电器也能给笔记本充电！还配置掉电保存，下次上电直接使用

• 支持FIX/PPS/EPR/AVS协议：常见设备，都能用！协议请求顺序可调

• 集成过压 / 过流 / 过温保护，不怕炸板

• DIY成本低：仅6.8元就能复刻一个

• 芯片选型逻辑、电源路径可靠性设计、大电流采样优化、PD 库封装 + WinUSB 免驱设计，可复用！

• 可二次开发：提供一个.a库文件，PD协议通信轻松搞定，还可以自行增删功能（例如RGB灯效，串口、I2C接口功能拓展等）

• 做可调电源吧，系统复杂难焊

• 用PD受电芯片吧，挡位少不够灵活

原理图

PCB图

3.1 我为啥选择做单芯片方案？

因为这颗芯片的工作电源，能满足需求。

CH32M030内部的高压LDO支持5~28V电源。本设计中，Type-C接口最高输出140W（28V@5A）。

VBUS电压正好落在高压LDO工作范围中，因此芯片直接从VBUS上取电，省去传统双芯片方案中必需的外部高压 LDO。大大降低制作成本。

3.2 从VBUS上取电？这能可靠/安全吗？

能的，兄弟，能的。

现在电源通断好像都喜欢用NMOS，一是内阻低发热小，二是成本也比PMOS便宜

因此我这里也用的一对NMOS背靠背设计，防止VBUS掉电情况下模块输出端向Type-C接口倒灌电流。

本设计采用电源直出形式，模块输出电压与Type-C接口输入电压一致，NMOS的导通需要给栅极施加至少VBUS+Vgs(th)的开启电压。

3.3 高于VBUS的电压怎么来？

这就要用到芯片内部的电荷泵了。

①电荷泵升压工作原理

M030的二级电荷泵只需要三个电容即可输出VBUS+8V，可为电源路径上NMOS的开启提供足够的高压。

电荷泵的工作原理非常简单，先将电容C1充电至VBUS，之后电容C1叠加PB14的高电平，将C2充至VBUS+4V；然后C2再叠加PB12的高电平，将C3充到VBUS+8V。

整个过程持续交替进行，从而保证HVCP带载情况下也能输出稳定高压。

电荷泵的三个引脚由CH32M030定时器2的两对互补通道驱动。工作时，PC5、PB14输出互补波形、PB14与PB12输出互补波形。通道2中插入死区，可以防止C1向VBUS倒灌。

解决了NMOS 的驱动难题，接下来聊聊如何防止驱动后的高温击穿？如何让方案更稳定？

②电源路径上NMOS的通断控制

有了HVCP引脚上的VBUS+8V，就可以通过MCU的I/O控制电源路径上的NMOS。这里使用PB15，这个引脚只能开漏输出。

PB15内部可选120k欧的电阻再到地，这是为了防止VBUS+8V与DCDC后的DC Out压差过大导致MOS栅源击穿用的。本方案没有使用DCDC，VBUS+8V与DC Out压差总是8V，因此内部的120k没有用到。

另加的2M电阻用于防止MOS漏源在较高温度下微弱漏电造成栅源击穿。

3.4 那产生压差了，咋办？

或许，你需要一个差分电流放大电路。

毕竟在 140W 大功率场景下，大电流流过 GND 平面会产生微小压差 —— 用普通单端采样的话，这个压差会混进采样信号里，导致电流测不准，甚至触发误保护。

使用差分采样可以很好地解决这个问题。

CH32M030内部的运放可以很方便地配成高增益的差分输入，本方案将采样电阻上的电压放大50倍后加偏置送给ADC进行采样。

由于M030的EVT自带PD例程，项目起步就比较方便。

可以先参考例程跑通PD通信，再照着PD官方文档把对应的逻辑堆出来就行。

这部分比较枯燥，代码写了好几天。考虑到许多朋友对PD协议可能不太熟，我把PD的底层代码封成了libPD_SNK.a库给大家，直接调用API，这样做二次开发的朋友上手会比较容易。

Google的Chrome等许多浏览器都支持用网页访问本地USB设备的Web API。本作品通过网页更新受电工具参数就依赖这套API。

网页和受电工具的通信基于WinUSB。

所谓WinUSB，是微软为USB设备与主机通信提供的简单解决方案。WinUSB无需安装驱动，操作系统会自动识别并加载内置的WinUSB驱动，同时提供数据收发的上层接口。

通过浏览器的Web API，可以扫描并连接受电工具，将网页上配置好的参数通过USB写进受电工具中。

如果只是做着玩，直接编译工程烧录固件就可以了。CH32M030不支持ISP下载，下载程序要用WCH-LinkE，也不贵。

对于有志二次开发的朋友，这里简要介绍一下工程结构。

几个比较重要的文件和文件夹：

User文件夹|----HVCP文件夹----NMOS升压和驱动相关|----USBFS文件夹——USB设备枚举|----USBPD文件夹——PD驱动库|----PD_User.c——PD回调函数

PD_User.c提供初始的默认配置和PD通信节点的回调函数，此外还包含一个不精确的1ms延时，可以加入灯效或者按键扫描等内容。这个1ms延时不能添加Delay或者其他耗时长的操作。这个文件中，电压、电流、温度的单位分别为mV、mA和℃，例如：

.VoltTarget = 20000代表20V.CurrentTarget = 4500代表4.5A.OTPNum = 70代表70℃

另外，CH32M030K9U7的信息在DS2手册里，芯片用的时候要结合DS0/RM一起看。

这里主要介绍网页配置工具的界面功能，网页工具对应压缩包CfgWeb/PD WEBUSB/index.html文件。

最后点名表扬一下MRS2。

怎么说呢，Keil确实功能强大，但是吧《那你和我的MRS2说去吧》《我们都在用力的活着》。

MRS2你就用吧，香就完事了。

再啰嗦一句，注意用电安全!!!

这个方案涉及高压大功率，尝试之前一定要做好功课，安全第一！

方案分享给大家学习研究Type-C受电技术，做产品的话还是建议选用CH224Q/CH224A这类专用芯片。