前言

當前最新一代的USB PD 3.1已將輸出功率提高至240W，使用5A的充電線纜時最大輸出電壓可達48V，這導致常見的商用電源架構中的反激式轉換器面臨組件耐壓過高的問題。同時，串聯諧振轉換器應用于USB PD時，需要一級降壓電路對寬電壓輸出進行調變，增加了成本。

相較之下，非對稱半橋反激具有零電壓切換、高效率和高功率密度等特性，能夠應用于寬電壓輸出，滿足USB PD 3.1的需求。

通嘉近期推出一款大功率AHB控制器芯片LD5780，并基于LD5780芯片開發出了一款全新快充方案，搭配通嘉PFC芯片LD7593DA、同步整流芯片LD8529U及PD協議芯片LD6618，可實現功能完整及具高能效PD 240W應用方案。接下來充電頭網將帶來這款方案的詳細解析。

通嘉PD3.1 240W快充方案外觀

通嘉PD3.1 240W快充方案為長方形布局，符合適配器造型設計，便于加裝散熱片和組裝外殼，輸出端采用USB-C接口。

PCBA模塊正面一覽，左側為交流輸入端，設有延時保險絲、共模電感、安規X2電容、PFC升壓電感，設有散熱片為整流橋散熱，另一側散熱片為PFC開關管散熱，散熱片粘貼絕緣膠帶。右側為電源輸出端，設有高壓濾波電容、變壓器、協議芯片等元器件。

PCBA模塊背面設有AHB控制器、PFC控制器、整流二極管、同步整流控制器、同步整流管、光耦等元器件。

實測該方案長度為113.48mm。

寬度為67.57mm。

厚度為27.33mm。

另外測得方案加上數據線的總重量為240.5g。

使用ChargerLAB POWER-Z KM003C測得該方案支持PD3.1 EPR 240W快充協議。

PDO報文方面，具備5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/5A四組固定電壓檔位，和28V/5A、36V/5A、48V/5A三組PPS電壓檔位以及一組15-48V 240W AVS電壓檔位。

通嘉PD3.1 240W快充方案解析

看完這款方案的外觀，接下來就進行這款方案內部元器件的講解，一起看看內部的設計和用料。

輸入端延時保險絲特寫。

安規X2電容特寫。

共模電感特寫，用于濾除EMI干擾。

另一顆共模電感特寫，兩級設計更好濾除EMI干擾。

整流橋使用螺絲固定在散熱片上，絲印PJ 4226。

濾波電感特寫。

三顆藍色濾波電容特寫，料號相同，絲印均為FPS2W105 L131。

該方案主控芯片來自通嘉最新推出的一款AHB控制器芯片LD5780，這是一款針對高頻不對稱半橋反激拓撲設計的電流模式PWM控制器芯片，適用于高效開關電源系統。該芯片內置700V高壓啟動電路，并支持X電容放電功能，內部集成升壓電路與低壓差線性穩壓器，可為外部MOSFET/GaN HEMT驅動器及 PFC 控制器提供穩定供電，進一步簡化外圍電路設計。

LD5780 集成了 Boost 升壓電路，很好地解決了 USB PD 3.1 寬電壓輸出（5 - 48V）應用場景中控制器 IC 的耐壓及功耗問題，并且集成 X 電容放電功能，降低了待機功耗。在保護機制方面，LD5780提供全面的多重保護功能，包括輸入/輸出過壓保護、過流保護、過載保護、內部/外部過溫保護，以及交流輸入欠壓/過壓檢測等。采用SOP-16封裝，適用于開關AC/DC適配器、電池充電器、開放式開關電源及高功率適配器等應用場景。

LD5780詳細資料。

旁邊的PFC控制器同樣來自通嘉，型號LD7593DA，這是一款工作在轉換模式的電壓模式 PFC 控制器，具有多種集成保護功能，例如 OVP、OCP 和內部 OTP。該芯片采用SOP-8封裝，具有用于功率因數校正的轉換模式。通過零電流開關實現高效率和低開關噪聲。感應交流輸入電壓以補償高和低交流輸入電壓之間的 OCP和PF值。

LD7593DA詳細資料。

PFC升壓開關管來自英諾賽科，型號為INN650D150A，是一顆耐壓650V的氮化鎵高壓單管，瞬態耐壓750V，導阻150mΩ，采用DFN8*8封裝。INN650D150A支持超高開關頻率，無反向恢復電荷，具有極低的柵極電荷和輸出電荷，符合JEDEC標準的工業應用要求，內置ESD保護，符合RoHS、無鉛、歐盟REACH法規。

INN650D150A支持AC-DC，DC-DC轉換器應用，支持圖騰柱PFC應用，支持電池快充，高功率密度和高能效轉換應用。

PFC升壓電感特寫。

快恢復二極管特寫，來自VISHAY威世，型號8EWF06S，采用TO-252-3封裝。

絲印S3M的二極管用于PFC旁路。

高壓濾波電容來自Rubycon紅寶石，規格為450V180μF。

濾波電容規格為33μF50V。

另一顆濾波電容規格為100μF50V。

AHB開關管來自英諾賽科，型號INN650D080BS，這是一顆耐壓650V的硅基氮化鎵增強型功率晶體管，導阻150mΩ，采用DFN8*8封裝。

另一顆英諾賽科INN650D080BS氮化鎵開關管特寫。

半橋驅動器來自安森美，型號NCP51820，耐壓650V，采用QFN-15封裝。

兩顆濾波諧振電容料號相同，規格均為0.33μF630V。

變壓器特寫。

億光EL1018光耦特寫，用于輸出電壓反饋。

同步整流芯片來自通嘉，型號LD8529U，這是一款次級側同步整流驅動芯片，適用于不對稱半橋、零電壓開關反激等拓撲的高低側同步整流，支持 CCM、DCM 及 QR 模式，具備準諧振自動識別機制以避免誤操作，可自供電，適配輸出電壓 3V 至 48V 的 PD 應用，VCC 最大額定 14V，關斷總延遲 30ns，采用 SOT-26 封裝且符合 RoHS 標準。

LD8529U詳細資料。

同步整流管來自英飛凌，型號BSC074N15NS5，NMOS，耐壓150V，導阻7.4mΩ，采用TSON-8-3封裝。

輸出濾波電容規格為330μF63V。

協議芯片來自通嘉，型號LD6618，這是一款高度集成的 USB PD 控制器芯片，全面支持 USB PD 3.1 SPR與EPR規范，覆蓋28V/36V/48V寬電壓輸出范圍。芯片內置8位MCU，配備32KB OTP與640字節SRAM，可靈活處理PD協議與設備管理，并自帶雙相標記編碼（BMC）物理層接口，既支持標準的USB PD 3.1 SPR/EPR，又支持自定義私有協議。

在實現高達60V寬電壓范圍內穩定運行的同時，LD6618優化了差分信號通信技術，有效抑制了在大功率傳輸過程中產生的電源噪聲，為電源適配器、壁充、車載充電器等應用場景提供了更可靠、更純凈的輸出性能。