前言
USB PD 3.1標準是USB Power Delivery的最新版本,它為USB連接提供了更高的功率傳輸能力和更靈活的電源管理功能。相比之前的USB標準,USB PD 3.1支持更高達240W的功率傳輸,使其能夠滿足更多設備的電力需求,包括筆記本電腦、顯示器、充電寶等。
USB PD 3.1的最高電壓檔位就是支持48V的電壓檔,通過提供48V電壓,系統可以在更低的電流下傳輸相同的功率,從而減小電阻損耗,提高功率傳輸的效率。高壓應用芯片是在支持USB PD 3.1標準的基礎上設計的,它們能夠穩定地提供和管理48V電壓,是支持更高功率需求的設備提供電力傳輸解決方案的關鍵組成部分,它們在提供高效能量傳輸的同時,保證了系統的可靠性和安全性。
48V高壓快充協議芯片
排名不分先后,按企業英文首字母順序排序.
eEver鈺群科技
鈺群EJ732
EJ732是一款符合USB-IF協會最新制定的USB PD3.2規范的控制器芯片,集成了從5V到3.3V以及從3.3V到1.2V低壓差線性穩壓器,旨在降低元件成本并優化有限的PCB空間使用。
EJ732還支持USB Type-C v2.3、USB PD3.2 v1.0和DP ALT Mode v2.1規范,集成了Rp和Rd,為DRP應用提供了死電池終止功能,以及集成的基帶BMC PHY和Vconn電源開關,能夠與E-marker電纜無縫連接。此外,EJ732還集成了SBU模擬多路復用器,以及VBUS上的過電壓保護(OVP)和過電流保護(OCP),以及VCONN上的OCP保護,確保了設備的安全和穩定運行。
EJ732內部集成了一個48MHz的晶振,無需外部晶振(REXT),以及一個完整的全速設備IP,能夠支持USB2.0標準。芯片內部搭載了一個8051 MCU,配備了32KB的PRAM和2KB的XRAM,為復雜的數據處理提供了足夠的存儲空間。
此外,EJ732支持通過USB、I2C和CC進行固件更新,能夠適應不斷變化的技術需求,保持長期的可用性和可升級性。
Hynetek慧能泰
慧能泰HUSB238A
HUSB238A 是一款高集成度的獨立 USB-C 和PD受電端芯片,該控制器集成了 CC 邏輯、USB PD 協議以及傳統通信協議,支持Type-C V2.1 & USB PD3.1標準、PPS 20mV和AVS 200mV調壓,傳輸的額定功率可達240W。
HUSB238A 支持 I2C 模式和 GPIO 模式兩種工作方式。在 I2C 模式下,I2C 主控可以對 HUSB238A 進行配置設定、狀態讀取,并實現諸如數據角色交換(DR Swap)、供應商定義消息(VDM)等高級功能。
在I2C模式下,HUSB238A最大支持 48V/5A,包括 FPDO, PPS, EPR PDO, EPR AVS;在GPIO模式下,HUSB238A最大支持 28V/3.25A,包括FPDO, EPR PDO。HUSB238A也支持QC2.0和AFC。
HUSB238A主要配置為GPIO模式,體積小巧,外圍配置非常簡單,只需要2個電容和4個電阻,即可最大誘騙28V/3.25A。
HUSB238A 在此模式下支持可調電源供應輸出(APDO),最高可達 48V/5A 的擴展電源范圍(EPR)PDO 以及 I2C 模式下的 EPR 自動電壓調節。在 GPIO 模式下,通過設置引腳來完成配置。
HUSB238A 可通過 VSET 和 ISET 引腳配置,支持最高 28V/3.25A 的 PDO 輸出。HUSB238A 超低的運行電流有助于降低系統總功耗,非常適合電池供電的應用場景。
HUSB238A 采用 QFN 3 mm x 3 mm-16L 封裝,用于具有傳統桶連接器或USB micro-B電源連接器的電子設備,如物聯網設備、無線充電器、無人機、智能揚聲器、電動工具和其他設備。
慧能泰HUSB368
HUSB368是慧能泰最新款專為USB Type-C供電產品設計的支持240W輸出,具備4mW超低待機功耗,并且集成多路輸出端口,滿足IEC 609501規定的限功率電源(Limited Power Source, LPS)要求的USB PD3.2控制芯片。這款芯片在性能上達到了行業領先水平,能為電動工具、電池包、電動自行車(ebike)、機器人、無人機等多種應用提供突破性的供電方案。
產品特性:
- 支持USB PD ERP 48V電源,支持VDM和EPR通信
- 支持多種DPDM充電協議,包括QC2至QC5、AFC、FCP、SCP、UFCS等
- 支持Type C口單線CC協議升級
- 集成帶軟啟動功能的N-MOSFET驅動器
- 集成VCONN電源以進行eMarker檢測
- 提供FOCP(短路保護)、OVP(過壓保護)、OTP(過溫保護)、TSD(熱關斷)等硬件保護
- 支持限功率電源(Limited Power Source,LPS)控制
- 內置11位ADC和一路PWM通道
- 支持PD3.2協議的全電壓輸出范圍:5-48V
- 連接狀態待機功耗低至4mW
- 帶電流源驅動的多路輸出端口,可用于AC-DC的PFC(功率因數校正)的使能控制
- 集成功率引腳放電控制
慧能泰HUSB253
HUSB253是一款專為USB Type-C雙角色端口(DRP)設計的高度集成電源管理芯片,全面支持USB PD3.2 V1.1規范,可實現雙向功率傳輸協議并兼容擴展功率范圍(EPR)模式,最高支持48V AVS可調電壓輸出。
該芯片內置DPDM物理層接口,可靈活配置D+/D-引腳以支持QC2.0至QC5、AFC、FCP、SCP、UFCS等主流快充協議,通過Chunking機制實現EPR通信,集成的NMOSFET驅動器具備軟啟動功能,支持4.75-54V寬輸入電壓范圍,內置多重硬件保護機制,同時配備11位ADC用于精準電壓監測,并通過VIN放電控制器優化系統安全性。
該芯片主要面向電池供電設備及電動工具等高壓應用場景,支持7組可編程PDO配置,具備死電池供電模式,可在無系統電源時實現SINK端功率請求。通過I2C接口或光耦反饋控制方案,可構建隔離/非隔離電源架構,典型待機功耗低至2.5mW。
該芯片支持-40℃至125℃的寬工作溫度范圍、54V耐壓設計及VCONN供電能力,配合電纜定向檢測功能,可有效提升Type-C接口系統的可靠性。符合ISO/TS16949標準的車規級版本還可滿足嚴苛環境下的工業應用需求,為多協議快充方案提供完整的硬件保護與協議棧支持。
Leadtrend 通嘉科技
通嘉LD6618
LD6618 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。
為最大限度減少外部元器件,LD6618 將 BMC PHY、阻斷型 N-MOSFET 驅動、內置電壓/電流監測及控制單元高度集成于同一芯片,并支持 3.3V 至 60V 的寬輸入電壓范圍。此外,芯片還具備快速放電輸出電容、可編程線纜補償、CC/CV 控制及多種電源保護功能,并提供 Type-C 拉電阻可編程電流源、風扇 PWM 與轉速檢測、PFC 開關控制及 VCONN 驅動等豐富接口與功能。
LD6618采用QFN-16, QFN-20封裝,適用于USB Type-C 充電器、筆記本電源適配器、車充、電池充電管理以及服務器與通信電源等領域。
On-Bright昂寶
昂寶OB2627
昂寶OB2627是一款次級側恒壓恒流控制器芯片,內置MCU以處理多種快充協議,內置兩個運算放大器,用于電壓環路和電流環路調節,并根據快速充電協議進行可編程電壓參考。OB2627支持PD3.1 EPR 48V,并通過了USB-IF認證,TID:10391,支持最大240W輸出功率,內置高增益電流檢測放大器可最大限度地減少偏移,從而降低檢測電阻的功率損耗。
OB2627通過USB PD協議在CC線進行通信。CC引腳上的混合信號前端發布默認(500 mA)、1.5A或3A的USB-C電源,檢測插頭事件并確定USB-C線方向,并自主通過指定的雙相標記編碼(BMC)和物理層(PHY)協議協商USB PD合同。OB2627還可以監控DP/DN數據線電壓或數據傳輸,支持高通QC2.0/QC3.0/QC3.5協議,并自動調節輸出電壓和輸出電流。
OB2627在與On-Bright GreenEngineTM基于AC/DC離線PWM ICs協同工作時,可以實現較低的待機功耗和快速電壓轉換。OB2627提供全面的保護,包括恒流限制、過壓保護、欠壓保護、短路保護、DP/DN過壓保護和外部過溫保護等。OB2627采用QFN16封裝。
RICHTEK立锜
立锜RT7209
立锜RT7209是一款高度集成的可編程USB PD控制器,支持USB PD3.1 SPR和EPR 48V規范,并通過了USB-IF PD3.1認證,認證TID:11022 ,支持3V至55V的工作電壓,內置MCU,具有16kB的OTP-ROM和2kB的SRAM,內置反饋補償機制,不僅減少了外部元件,還增強了瞬態響應。
RT7209支持PD3.1、PPS、UFCS等多種快充協議,還允許客戶根據特定需求定制私有協議。該芯片內置了分流穩壓器,使其在提供恒定電壓或恒定電流輸出時具有更高的穩定性和可靠性。同時,內置的反饋補償機制確保了整個系統的穩定性,同時通過可編程線纜補償功能,用戶可以針對線損進行精確調整,優化充電效率。
RT7209還具備VIN引腳檢測功能,能夠監測輸入電壓的狀態,并據此作出相應的控制決策,從而保障設備的穩定運行。BLD引腳可用于快速放電輸出電容,有助于縮短充電周期,提高充電速率。而USBP引腳則提供了直接驅動外部阻斷N-MOSFET的能力,進一步增強了系統的控制能力和安全性。
在安全性方面,RT7209支持可編程的過流保護、恒定電流保護、過溫保護,支持自適應輸出過壓保護、輸出欠壓保護,推薦的結溫范圍為?40℃至125℃,工作環境溫度范圍為?40℃至105℃。支持CC1/CC2/D+/D- 過壓保護與內部過溫保護,適用于多種消費電子的充電適配器之中,采用 WQFN-28L 4x5封裝。
1、充電速度再升級,立锜RT7209通過PD3.1認證,多功能集成的USB PD控制器
VIA Labs 威鋒電子
威鋒VL108
威鋒VL108是一款高度集成的單芯片DisplayPort Alt模式和PD 3.1控制器芯片,專為USB-C設備設計,可用于支持帶有充電功能的USB-C多功能拓展塢。VL108內置了USB-C充電UFP,可通過DP Alt模式或USB4 DP隧道方式執行視頻輸出功能,同時在檢測到外部電源后為連接的PD主機提供充電。VL108提供兩組UFP CC引腳對,可選擇用于總線供電或自供電應用。它還集成了兩個USB-C DRP DFP,可以連接到USB-C電源適配器以為PD主機充電,也可以連接到USB-C設備以進行數據傳輸。
UFP和兩個DFP均支持最新的PD3.1 EPR規范,可支持48V 5A(240W)的功率輸出。此外,兩個DRP DFP還集成了D+/D-充電ePHY,支持使用D+/D-進行協議握手,然后轉換為PD協議以通過UFP輸出電源。無論是哪個DFP端口,都可以按照先插入先服務的原則為主機充電。
VL108的設備策略管理器能夠協商DFP和UFP之間的電源規則,從而啟用電源充電。它還支持在電池電量耗盡模式下為主機充電以及快速角色切換。此外,VL108還具備USB Billboard設備功能,以滿足“VESA DP Alt模式在USB Type-C上”的規范。它還支持智能自動待機功能,當連接接口處于空閑狀態時,會自動進入深度省電模式,非常適用于智能手機配件。
VL108內置了RC振蕩器、線性電壓調節器、Vbus電壓和電流檢測器,可以通過Vbus電源穩定工作,并監測異常電源行為。此外,它提供多達17個GPIO引腳,用于特定應用。SPI接口可支持外部SPI閃存,或與VLI Hub控制器共享SPI閃存進行固件升級。固件更新可以通過USB Billboard或I2C從屬接口進行。VL108提供兩種封裝型號可供選擇:QFN 60L(7x7x0.85 mm),支持兩個DRP DFP,以及QFN 48L(6x6x0.85 mm),支持一個DRP DFP。
威鋒VL109
VIA Lab的VL109是一款高度集成的3端口USB Power Delivery 3.1控制器,專為支持USB-C多功能塢站并具備充電穿透功能而設計。一般情況下,這三個DRP端口被配置為一個充電UFP和兩個DFP。通過充電UFP,VL109可以通過DP Alt模式或USB4 DP隧道實現視頻輸出功能,并在檢測到外部電源后同時為連接的PD主機充電。兩個DRP DFP可以連接到USB-C電源適配器為PD主機充電,或者連接到USB-C設備進行數據傳輸。充電UFP和兩個DFP均支持最新的USB PD3.1 EPR規范,能夠處理高達48V、5A(240W)的電源。任意一個DFP端口都可以在首次插入時優先為主機充電。
VL109的設備策略管理器可以在其DFP和UFP之間協商電源規則,實現充電穿透功能。它支持在電池電量耗盡模式下為主機充電以及快速角色切換。
此外,VL109還包含USB廣告牌設備功能,以符合“VESA DP Alt模式在USB Type-C上”的規范。它還支持智能自動待機功能,當連接接口處于空閑狀態時,自動進入深度節能模式,非常適合智能手機和移動配件的使用。
VL109所有CC引腳均接地到Rd,并提供QFN 60L(7x7x0.85 mm)封裝支持三個DRP端口,以及QFN 48L(6x6x0.85 mm)封裝支持兩個DRP端口。此外,還有VL109S版本,其所有CC引腳浮動到Rd,適用于自供電應用。
Weltrend偉詮
偉詮WT6678F
偉詮WT6678F是一款支持USB PD 3.1 EPR 48V的PD快充協議芯片,該芯片集成了USB PD 基帶 PHY、Type-C 連接檢測、電流/電壓監測、分流穩壓器、NMOS 負載開關驅動器以及高性能 Turbo 8051 架構 8-bit MCU,能有效降低外圍元件數量,縮小產品體積,并降低BOM成本。
WT6678F支持 3.3V 至 56V的寬工作電壓,可完全覆蓋 USB PD 3.1 的全電壓輸出規范。,具備豐富的可編程功能與多重保護機制。其內建 10-bit ADC 能實時監控電壓與電流,支持可調恒壓/恒流控制、線纜壓降補償與 PPS 快充及 EPR AVS 模式。此外,該芯片內建分流穩壓器、電源放電電路、NMOS 開關驅動器,并支持 OVP、UVP、OCP、OTP 與 SCP 等多種保護功能。
WT6678F采用QFN16封裝,適用于電源適配器、墻充、車充以及多口插座等產品之中。
充電頭網總結
雖然現在PD協議在智能手機等智能設備上的功率最大也就在140W左右,距離跑滿240W的功率還有很長的路要走。這是因為目前的工藝與技術仍未能達到符合消費者預期的充電器。48V電壓一般需要使用63V的濾波電容,而20V只需25V的濾波電容。在相同容量下,價格顯著增加,體積也大不少。此外,發熱等問題也普遍存在。
然而,目前已經有電動工具能夠達到240W的功率。這類芯片不僅在工業設備、電動工具等領域具有廣泛的需求,而且隨著工業自動化和時代的發展,對48V高壓應用芯片的需求也會相應增加。
為了滿足市場需求,據不完全統計,本文推薦了目前市面上的多款48V高壓芯片,它們支持PD 3.1 240W應用。這些芯片的推出將促進USB PD標準的進一步發展,為更高功率的設備充電提供了更可靠的解決方案。
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