基于 FS112 实现全协议 USB-A 的快充适配器设计 目录：

一． FS112 原厂演示 DEMO 快充头

二． FS112引脚排序和定义

三． FS111，FS113电头副侧的标准应用电路

四． FS112的工作原理

五． FS111，FS113在 AC/DC 上典型的普通恒压电路，使用 TL431 基准源（OP为普通 5V充电）

六． FS112+AP4313设计一个基于 CC/CV，符合低压直充要求的 AC/DC充电器.

七．LAYOUT 布线规则

八．基于 SP6648HF + FS112 的 DEMO 原理图设计。

* FS112并不保证支持 OP手机充电。如需更可靠的支持，请选择 OP授权的厂商之芯片。

一． FS112 AC/DC CC/CV DEMO 整机：

二． FS112 引脚排序和引脚定义

FS112各引脚的定义：

序号 引脚名 描述

1 D+ USB D+，连接到 A口的 D+

2 GND 芯片地

3 FB 反馈控制，连接到反馈

4 FUNC 使能。上拉或悬空：使能快充；拉低：关闭快充，保留

5V； 200k下拉到地：快充最高 9V。

5 VDD 芯片供电

6 D- USB D-，连接到 A口的 D-

FS11x系列差异定义，典型型号为 FS112。

型号 APPLE2.4 BC1.2 QC2.0/3.0 FCP AFC SC P 低压直充 最大电流 恒流/恒压

FS111 √ √ √ √ √ √ - 4A

FS112 √ √ √ √ √ √ √ 4A -

FS113 √ √ √ √ √ √ - -

FS115 √ √ - - - √ - 5A -

FS117 √ √ √ √ √ - - - -

FS116B √ √ √ √ √ √ √ 5.5A（4

档）

内置，10mR

取样

内部方框图：

三. 芯片在反馈侧的典型应用电路图（适用于 AC/DC 和 DC/DC）：

四．FS11x(不含 FS116B)的工作原理：

① 芯片 pin5 供电，从 0V上升至 2.9V 以上，芯片开始 POR上电工作。↓

② 开始读取 pin4 （FUNC）引脚，判定是否使能快充，以及最高快充电压为 9V还是 12V。

当使能快充，则支持所有的低压直充,SCP,高压 FCP,QC2.0，3.0，9V或 12V。

当 FUNC被拉低电平，则只支持 5V输出，也不支持低压直充，SCP等，只支持 BC1.2，三星，苹果 2.4A。

当 FUNC 被 200k电阻拉地，则支持所有快充协议，但最高限定在 9.0V。

③ 开始与手机 D+,D-握手，建立通讯，告诉手机能支持的协议，让手机去选择。

④ 通讯成功，协议选定，进入快充。

⑤ 时刻根据手续所需的电压进行调整。 FS111，FS112 并不会去判定目前输出电压是多少，而是听从手机（一些设计者认为 FS111会

实时读取输出电压，其实这是错误的）。真正的情况是：手机会通过 D+,D-不断地告诉 FS111，FS112电压是否调整，譬如，增加 200mV+，

或者减少 200mV-；然后 FS112 去根据最小步进 step 进行调整。

⑥ 时刻读取 FUNC 和 Vdd 供电。

FS112会时刻读取 FUNC 状态，随时可以根据外部 MCU 控制来关闭快充等。

五． FS111，FS113 在 AC/DC上典型的普通恒压电路，使用 TL431/TL432 基准源（OPPO为普通 5V 充电）：

华为SCP 5AFS111/5TL431/2

华为SCP 4A

FS113TL431/

2

六．如何设计一个基于 CC/CV，支援 OPO低压直充要求的旅行充电器。

华为SCP 4A

FS112AP4313

OOPOVOC

① 次级需要选择 CC/CV 恒流恒压反馈基准源 AP4313或者 AP4305：

AP4313 规格书，可以点击文库浏览：https://wenku.baidu.com/view/fd204efff61fb7360b4c65f4.html

型号 封装 属性

AP4313 SOT23-6 1%精度，恒流恒压基准

AP4305 SOT23-6 0.5%精度，恒流恒压基准，更高精度

DIODES(原 BCD公司)的 AP4313（或更高精度的 AP4305）非常合适，因为它 Vdd引脚耐压为 18V，可以直接在 VBUS 上供电。

② AP4313 的优势：

如上图，这是 AP4313 的 CC/CV反馈架构。

首先 CV 恒压模式的实现如下，我们将 AP4313 分解后，可以发现其恒压反馈，实际上与 TL431 并无多大区别。相对于 TL431，其多了

额外的 Vcc 供电引脚（⑥耐压 18V），因此可以直接接驳到 Vbus（Vbus 最高电压不过 12V）。另外，TL431 反馈为 2.5V，而 AP4313 CV

反馈为 1.210V。

我们可以看到，GND（②）是芯片地（即芯片工作的零电势），Vctrl（④）是比较器 B负反馈高阻输入；内部有一个 1.21v的基准给到

比较器 B 反馈+端一个恒定参考电压，因此，输出电压即为以下公式：

VBUS=1.21 ∗𝑅1+𝑅2

𝑅1.

由于 FS112 希望典型的上拉电阻器 R2 为 100k 左右，我们一般默认选择 100kΩ，因此，我们可以预设 Vbus 为 5.15V，从而算出

R1 电阻器为 30.6kΩ。

选择一个 5.15V的空载电压是比较恰当的，譬如华为 SCP原装充电头的批量性预设电压一般为 5.18V+。我们知道，华为手机在握

手 SCP 时，对于数据线损，USB连接器接触阻抗也都是有一定要求的，因此，选择较高的 Vbus 电压是一个很好的抵御措施，尤其是第

三方品牌配件的设计，其可能会选择接触阻抗较大的 USB 连接器，以及配套线阻较差的数据线。但由于较高的 VBUS 电压，能够有效的

抵挡这些问题导致握手失败。

另一方面，选择 AP4313，还在于其架构相对于传统的 LM358等更具优势。AP4313 的 GND（②）为零电势，该地直接与输出 USB的

地为同一个网络，所以其能够实时的保证 Vbus电势能够与反馈电阻 R1，R2 完全匹配，而不受限流电阻 RSS上压降的影响！AP4313 具

备了高达 1%的精度（AP4305 更具备 0.5%的更高精度），因而效果会非常好！

下面谈谈 AP4313 恒流模式的实现：

如下图，我们假定 PGND（左下角）为算术上的绝对零电势点，即 PGND=0V。电流走向是从 OUT+ 负载 OUT- Rss (AGND)

PGND。那么，AGND 相对绝对零电势的电压为 AGND-PGND = Rss*I。

而比较器 A的正输入端对 Ictrl（④）相对电压为 0.2V，因此要让比较器实现平衡，则比较器的+，-输入实现相等，即 Rss*I=0.2V,

所以，AP4313 的恒流电路就通过如是实现了恒流平衡。综上所述，AP4313 能够轻易地实现高精度的恒流/恒压功能，针对 OP 的 VOC 手

机来说，是很好的选择。尤其是设定一个 3.5A 的中心点恒流电流。

因此，FS112加上 AP4313，能够很好地实现适配器的 CC/CV，以面对 OP 的 VOC 所需基本条件，以实现限流在 4A以内的目的。

*使用 AP4313，请务必注意输出电压反馈电阻的地为 AGND，而不是 PGND（即非 AC/DC整流后的大地）

七．LAYOUT 布线规则：

无论是 FS112 还是 AP4313，其都是一个小信号的控制芯片，实际上并没有较大电流流入这两个 IC。因此，布线上这两个 IC多少

有考究。我们可以大致分解这两个 IC的组合思路：

AP4313

USB-A

FS112Anode FB

D+

D-

首先是 FS112，其并不需要读取 VBUS 电压之类，其仅有一个 FB 引脚用于控制 AP4313 反馈，一起控制到 R2，R1 上下拉电阻，因

此 FS112 的 FB引脚应该与 AP4313的 Vout引脚足够短。这表明这两个 IC 需要尽可能地靠近，以缩短这个小信号反馈控制走线。

而 AP4313 与光耦的走线，与传统的 TL431并无区别。

另一方面，FS112 与手机的 D+,D-进行握手通讯，则需要保证 D+,D-的不受干扰，除了让 D+,D-走线短一些，一个最关键的做法就

是，让 USB 输出的地，抽一根引线作为 FS112 和 AP4313 的 GND（②），这样让 D+,D-的地平面是和 USB 输出的地是完全一致的。当然，

对于小巧的充电头来说，这种走线并不太容易实现，因为它往往需要更大的空间和面积。如下图，FS112 的 GND 通过一根线与电容器的

Cout_GND连在一起,则保证了 FS112的地和输出电容地是一个电势。

要让 FS112 内部数模混合电路稳定工作，相对于传统的 QC3.0 协议芯片，FS112 的 SCP 工作要更高的时序和稳定的信号，因此就

在 FS112 的 VDD 引脚就近放置一个旁路电容器显得非常必要，这个电容器越靠近 Vdd（⑤）和 GND（②）是最好的选择。不过，由于

FS112的②和⑤引脚刚好在芯片的两侧，因此，这个电容器一般要靠近 Vdd放置，该电容器理论上取值 0.47uF是可以接受的，但我们

希望设计者能选用 1uF电容器（耐压 6.3v-10v）。FS112的旁路电容器，应该尽可能在 VDD和 VSS 之间，如下上蓝色部分。

AP4313 的布线中，同样非常需要考量 GND（②）的重要性。GND（②）是 AP4313的零电势，是其内部比较器的零电势比较点。因

此，我们希望 AP4313 的 GND（②）能够通过一根小引线连接到 USB输出地（如果空间可能），以及 Ictrl（电流取样）可以通过一根小

线绕到取样电阻，用于将电阻两端的压降，真正的通过 Ictrl 与 GND 进行真实的比较。

如上图，AP4313 并非一定要靠近取样电阻两端，因为电阻器也会发热，其实对 AP4313 造成的温升，也必然会影响基准的偏差。

但我们需要确保那些小信号线如 Ictrl,以及 GND 能够准确的去检测取样电阻两端压差，这才是我们目的。

AP4313 外部还有一些 RC补偿电路，这些电路应该靠在 AP4313旁边，而不应该双面布局或分散。

基本上如此，就完成了 FS112 和 AP4313 的布线考量，总结一下原则如下：

A. AP4313 和 FS112就近放置（可双面），芯片地靠在一起，然后一根小线到输出地（USB座子或电容地）

B. AP4313 的 Ictrl可以绕线到取样电阻侧。

C. 在 AP4313 的 Vdd 和 GND 之间放置一个 0.1UF/25V电容器。

D. 在 FS112 的 Vdd和 GND尽可能靠近的放置一个 1uf/6.3V电容器。

其他走线和普通的 AC/DC 走线并无区别。

八. 产品验证和调试规则：

1. 验证支援低压直充和 SCP。

相对于传统的 QC 适配器，FS112为了支援低压直充和 SCP，它的输出电压可从 3.6V-12V（常规），或 3.6V-9V（func=200k 对地）。

因此这相对传统的 QC2.0 适配器来说，由于输出电压变得更宽，这可能使得 AC/DC适配器主控的 VDD 供电要采用更复杂的电路来保证，

或者是采用更严格的变压器绕组。

由于 OP手机或华为手机在电池空电量时，电池电压处于低点，因此，其要求适配器至少能输出不高于 3.6V 的输出电压，才能有

效的链接和工作，否则可能会导致断充等情况。因此，一个简易有效的验证方法是，使用一个 QC3.0 的触发器，将 Vout 空载电压诱发

至 3.6V。如果您的产品面向全球市场，那么，你就需要确保在 90V-240Vac时，都能使得输出空载电压为 3.6V！（必要时采用 TL432而

不是 TL431）

当设计者发现自己适配器无法正常支援低压直充手机 OP或华为 SCP手机实测时（尤其是电池电压低时出现该故障），那么，通常

是因为这个问题。另外，在更换 AC/DC主控的 Vdd电路或者变压器绕组之前，设计者可以通过一个临时的办法：I)通过断开原来的 Vdd

反激绕组供电电路，II)断开 1M—2MΩ 的启动电阻，III)通过额外的 18Vdc 直流电源电压，来获取一个可靠的 AC/DC 的 Vdd 供电，来

测量除 Vdd的问题外，电路是否正常工作。

由于 AC/DC 主控的 Vdd 供电，一般有一个严格的范围：A:上电启动 18V+；B：工作中 12-36V。 而由于 SCP 及低压直充的输出电

压可能最低要求 3.6V，因此，可能会导致 AC/DC 主控的 Vdd 供电可低于 12V，从而导致无法诱发更低电压，或者断充。因此，请在您

的充电头量产前，特别注意此应用细节。

八. 一个典型的基于 SP6648HF（内置功率 AC/DC主控）、次级同步整流（DK5V100R25），AP4313，FS112实现 5V-3.5A CC/CV快充充电

头的电路，提供的充电头 DEMO，点击元器件可显示型号和值。

更多信息请浏览速芯微官网：www.fastsoc.com 速芯微应用网站： www.fastsoc.cn 初版 2018-12-30

当前修订版 2019-6-22