前言

2021 年5 月，USB-IF 協會發布了全新的USB PD3.1規范，該規范將快充功率上限從100 W提升至240 W（支持Extended Power Range，簡稱EPR）。充電功率的提升也讓USB PD的應用從手機、筆記本電腦，擴展到便攜式設備、物聯網設備、智能家居、通信和安防設備、汽車和醫療等領域。

面對更多的應用場景，市場對于PD協議芯片的要求也越來越高。慧能泰半導體順勢推出一款支持PD3.1 EPR且集成MCU的高性能PD協議芯片HUSB362，支持EPR模式140 W（28 V 5 A），PPS支持從18 W到100 W，AVS支持從100W到140W。目前HUSB362已通過了USB-IF協會的PD3.1合規性測試，TID為9329。

慧能泰PD3.1 EPR 協議芯片HUSB362

圖1.HUSB362 TID圖片

通過HUSB362實現的140 W（28V5A）大功率快充設計，外圍僅需1顆光耦和少量電阻即可實現輸出電壓調整和前級PFC控制。該方案采用的是3mΩ的高精度電流采樣，確保了采樣精度同時大大降低了系統的功耗，而且可以同時支持高端電流采樣和低端電流采樣。

圖2.HUSB362 28V5A設計小板

在PD3.1標準中， EPR工作模式增加了28 V，36 V和48 V三種固定電壓檔和三種可調電壓檔（Adjustable Voltage Supply，簡稱AVS）。PD3.1 EPR模式下的OVP設置為對應電壓的120%，更高的電壓也給PD協議芯片帶來更多的挑戰。HUSB362支持PD3.1 EPR模式，電壓上限支持到28 V，實際耐壓更是高達35 V。

圖3. HUSB362 28V5A設計小板電壓調試示例

圖4. HUSB362 28V5A設計小板工作示例

在大功率AC-DC應用場景中，充電器、適配器對功率因數和輸入電流諧波的要求需要增加PFC電路來實現。為了提升電路效率降低系統功耗需要對PFC進行控制，而HUSB362集成了高精度電壓電流采樣，能自主計算輸出功率，從而智能化地調節PFC線路開關。

在上述調壓過程中，HUSB362就實現了對前級PFC的控制：輕載（可編程，實驗設置為輸入功率75W以內）時斷開PFC電路，功率變大時再啟動PFC電路。

另外，充電器功率變大，傳統電源架構下的充電器體積將隨之增加。這個時候我們可以通過降低開關損耗、提高熱性能、采用新電源架構提升充電器的功率密度的方式來減小大功率充電器的體積。

AHB（不對稱半橋）具有較高的轉換效率，支持電壓的寬范圍輸出，HUSB362+PFC+AHB可實現高效小型化的大功率快充電源設計。

圖5. HUSB362功能框圖

HUSB362作為一款集成了32位MCU的USB PD Source芯片，專為高性能電源設計。它可以支持多個具有可編程電壓和電流的PDO，如PPS PDO、EPR PDO，所有的PDO都完全符合USB PD 3.1 V1.7規范。

HUSB362還實現了可編程的DPDM PHY，D+和D-引腳可以被配置為支持QC2.0、QC3.0、AFC、FCP和Divider 3的模式，為傳統設備提供了很好的兼容性。

HUSB362集成N-MOS驅動，可控制VIN和VBUS之間是否導通，從而保護與Type-C連接器連接的設備。另外，其CC1、CC2、D+和D-引腳的高電壓容限和保護為系統提供了更多的可靠性。除此之外，針對LPS（限功率電源），HUSB362也作了充分的保護設計。

圖6. HUSB362產品特性

對于快充電源設計而言，恒壓環路控制（CC）與恒流環路控制（CV）是必不可少的。HUSB362集成了優質的恒壓控制環(CV)和恒流控制環(CC)，同時集成FB調壓模式，可同時應用于ACDC或者DCDC。無論何種應用場景，都能實現雙環路控制，提升穩定性同時兼顧兼容性。

HUSB362集成雙環路的設計可讓用戶采用極簡的外圍元件實現應用設計，提升空間利用率和設計難度同時降低BOM成本。

圖7. HUSB362 140 W 3C1A降功率快充電源設計電路圖

HUSB362還支持多口快充電源設計。通過2顆HUSB362和1顆HUSB365可以實現140 W 3C1A的降功率快充電源設計。單口工作時，單C口最大支持140 W（28V5A）快充，其中C3最大支持65 W（20V3.25A），單A口默認18W快充，電壓電流可編程；任意兩口及以上工作時，C口降功率，電壓電流可編程，如果C3與A1口同插，輸出退回5V。適用于各類墻插、排插、車充等應用。

深圳慧能泰半導體科技有限公司是一家專注于智慧能源控制技術的公司，主要面向智能快充和數字能源領域，提供高性能數模混合芯片產品。公司總部設立在深圳前海，同時在上海、浙江杭州、美國加州設有研發中心。慧能泰的核心研發團隊來自國內外頂尖半導體公司，擁有強大的研發創新能力。公司現已獲多項授權專利，擁有獨立自主知識產權，并于2020年被評為”高新技術企業“，也入選了深圳市“專精特新”企業名單。

充電頭網總結

目前，慧能泰已完成了圍繞USB Type-C生態鏈的整體產品布局。在供電端，慧能泰提供各類高集成度高性能的A口、C口以及A+C多口快充協議芯片。在受電端，慧能泰可提供通過USB-IF認證的PD Sink HUSB238、集成MCU的USB PD DRP產品HUSB251，以及全自主USB Type-C端口控制器HUSB320等多類型的產品。

而在線纜端，慧能泰有著全面的專利布局，已獲6個相關專利證明，并已推出多款技術領先的USB eMarker產品，例如開啟4引腳eMarker時代的HUSB332D、全球第一款過PD3.1認證的eMarker芯片HUSB332B、自帶過溫保護功能的eMarker HUSB332C以及打通UFCS生態鏈的HUSB335等。慧能泰的產品已獲市場驗證也廣受好評。

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