前言

USB PD 3.1标准是USB Power Delivery的最新版本,它为USB连接提供了更高的功率传输能力和更灵活的电源管理功能。相比之前的USB标准,USB PD 3.1支持更高达240W的功率传输,使其能够满足更多设备的电力需求,包括笔记本电脑、显示器、充电宝等。

USB PD 3.1的最高电压档位就是支持48V的电压档,通过提供48V电压,系统可以在更低的电流下传输相同的功率,从而减小电阻损耗,提高功率传输的效率。高压应用芯片是在支持USB PD 3.1标准的基础上设计的,它们能够稳定地提供和管理48V电压,是支持更高功率需求的设备提供电力传输解决方案的关键组成部分,它们在提供高效能量传输的同时,保证了系统的可靠性和安全性。

48V高压快充协议芯片

排名不分先后,按企业英文首字母顺序排序.

eEver钰群科技

钰群EJ732

EJ732是一款符合USB-IF协会最新制定的USB PD3.2规范的控制器芯片,集成了从5V到3.3V以及从3.3V到1.2V低压差线性稳压器,旨在降低元件成本并优化有限的PCB空间使用。

EJ732还支持USB Type-C v2.3、USB PD3.2 v1.0和DP ALT Mode v2.1规范,集成了Rp和Rd,为DRP应用提供了死电池终止功能,以及集成的基带BMC PHY和Vconn电源开关,能够与E-marker电缆无缝连接。此外,EJ732还集成了SBU模拟多路复用器,以及VBUS上的过电压保护(OVP)和过电流保护(OCP),以及VCONN上的OCP保护,确保了设备的安全和稳定运行。

EJ732内部集成了一个48MHz的晶振,无需外部晶振(REXT),以及一个完整的全速设备IP,能够支持USB2.0标准。芯片内部搭载了一个8051 MCU,配备了32KB的PRAM和2KB的XRAM,为复杂的数据处理提供了足够的存储空间。

此外,EJ732支持通过USB、I2C和CC进行固件更新,能够适应不断变化的技术需求,保持长期的可用性和可升级性。

Hynetek慧能泰

慧能泰HUSB238A

HUSB238A 是一款高集成度的独立 USB-C 和PD受电端芯片,该控制器集成了 CC 逻辑、USB PD 协议以及传统通信协议,支持Type-C V2.1 & USB PD3.1标准、PPS 20mV和AVS 200mV调压,传输的额定功率可达240W。

HUSB238A 支持 I²C 模式和 GPIO 模式两种工作方式。在 I²C 模式下,I²C 主控可以对 HUSB238A 进行配置设定、状态读取,并实现诸如数据角色交换(DR Swap)、供应商定义消息(VDM)等高级功能。

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主要配置为GPIO模式,体积小巧,外围配置非常简单,只需要2个电容和4个电阻,即可最大诱骗28V/3.25A。

HUSB238A 在此模式下支持可调电源供应输出(APDO),最高可达 48V/5A 的扩展电源范围(EPR)PDO 以及 I²C 模式下的 EPR 自动电压调节。在 GPIO 模式下,通过设置引脚来完成配置。

HUSB238A 可通过 VSET 和 ISET 引脚配置,支持最高 28V/3.25A 的 PDO 输出。HUSB238A 超低的运行电流有助于降低系统总功耗,非常适合电池供电的应用场景。

HUSB238A 采用 QFN 3 mm x 3 mm-16L 封装,用于具有传统桶连接器或USB micro-B电源连接器的电子设备,如物联网设备、无线充电器、无人机、智能扬声器、电动工具和其他设备。

慧能泰HUSB368

HUSB368是慧能泰最新款专为USB Type-C供电产品设计的支持240W输出,具备4mW超低待机功耗,并且集成多路输出端口,满足IEC 609501规定的限功率电源(Limited Power Source, LPS)要求的USB PD3.2控制芯片。这款芯片在性能上达到了行业领先水平,能为电动工具、电池包、电动自行车(ebike)、机器人、无人机等多种应用提供突破性的供电方案。

产品特性:

  • 支持USB PD ERP 48V电源,支持VDM和EPR通信
  • 支持多种DPDM充电协议,包括QC2至QC5、AFC、FCP、SCP、UFCS等
  • 支持Type C口单线CC协议升级
  • 集成带软启动功能的N-MOSFET驱动器
  • 集成VCONN电源以进行eMarker检测
  • 提供FOCP(短路保护)、OVP(过压保护)、OTP(过温保护)、TSD(热关断)等硬件保护
  • 支持限功率电源(Limited Power Source,LPS)控制
  • 内置11位ADC和一路PWM通道
  • 支持PD3.2协议的全电压输出范围:5-48V
  • 连接状态待机功耗低至4mW
  • 带电流源驱动的多路输出端口,可用于AC-DC的PFC(功率因数校正)的使能控制
  • 集成功率引脚放电控制

慧能泰HUSB253

HUSB253是一款专为USB Type-C双角色端口(DRP)设计的高度集成电源管理芯片,全面支持USB PD3.2 V1.1规范,可实现双向功率传输协议并兼容扩展功率范围(EPR)模式,最高支持48V AVS可调电压输出。

该芯片内置DPDM物理层接口,可灵活配置D+/D-引脚以支持QC2.0至QC5、AFC、FCP、SCP、UFCS等主流快充协议,通过Chunking机制实现EPR通信,集成的NMOSFET驱动器具备软启动功能,支持4.75-54V宽输入电压范围,内置多重硬件保护机制,同时配备11位ADC用于精准电压监测,并通过VIN放电控制器优化系统安全性。

该芯片主要面向电池供电设备及电动工具等高压应用场景,支持7组可编程PDO配置,具备死电池供电模式,可在无系统电源时实现SINK端功率请求。通过I²C接口或光耦反馈控制方案,可构建隔离/非隔离电源架构,典型待机功耗低至2.5mW。

该芯片支持-40℃至125℃的宽工作温度范围、54V耐压设计及VCONN供电能力,配合电缆定向检测功能,可有效提升Type-C接口系统的可靠性。符合ISO/TS16949标准的车规级版本还可满足严苛环境下的工业应用需求,为多协议快充方案提供完整的硬件保护与协议栈支持。

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 与 EPR 规范,覆盖 28V/36V/48V 宽电压输出范围。芯片内置 8 位 MCU,配备 32KB OTP 与 640 字节 SRAM,可灵活处理 PD 协议与设备管理,并自带双相标记编码(BMC)物理层接口,既支持标准的 USB PD 3.1 SPR/EPR,又支持自定义私有协议。在实现高达 60V 宽电压范围内稳定运行的同时,LD6618 优化了差分信号通信技术,有效抑制了在大功率传输过程中产生的电源噪声,为电源适配器、壁充、车载充电器等应用场景提供了更可靠、更纯净的输出性能。

为最大限度减少外部元器件,LD6618 将 BMC PHY、阻断型 N-MOSFET 驱动、内置电压/电流监测及控制单元高度集成于同一芯片,并支持 3.3V 至 60V 的宽输入电压范围。此外,芯片还具备快速放电输出电容、可编程线缆补偿、CC/CV 控制及多种电源保护功能,并提供 Type-C 拉电阻可编程电流源、风扇 PWM 与转速检测、PFC 开关控制及 VCONN 驱动等丰富接口与功能。

LD6618采用QFN-16, QFN-20封装,适用于USB Type-C 充电器、笔记本电源适配器、车充、电池充电管理以及服务器与通信电源等领域。

Legendary乐得瑞

乐得瑞LDR6020

LDR6020是带有3组6路DRP USB-C及PD通信协议处理模块和USB2.0 Device模块的16位RISC MCU,拥有USB PD3.1通信功能,具有262字节非折叠PD3.1长数据包通信能力,并且可以通过CC,UART,I2C,USB2.0四种模式进行固件在线升级。

LDR6020采用QFN-32 4*4封装,拥有13路ADC,28 位双向 I/O 口,1 位输入口,2 路 PWM,可以做定制化功能设计,并且未来还会开放嵌入式云IDE开发系统。

LDR6020的应用场景非常广泛,比如Type-C多功能转接器,Type-C显示器,Type-C移动电源等等,并且芯片内置I2C Slave通信控制单元,UART通信控制单元,可以与其他主控芯片进行通讯协商。

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1、乐得瑞3组6通道PD芯片LDR6020 通过USB-IF PD3.1认证

On-Bright昂宝

昂宝OB2627

昂宝OB2627是一款次级侧恒压恒流控制器芯片,内置MCU以处理多种快充协议,内置两个运算放大器,用于电压环路和电流环路调节,并根据快速充电协议进行可编程电压参考。OB2627支持PD3.1 EPR 48V,并通过了USB-IF认证,TID:10391,支持最大240W输出功率,内置高增益电流检测放大器可最大限度地减少偏移,从而降低检测电阻的功率损耗。

OB2627通过USB PD协议在CC线进行通信。CC引脚上的混合信号前端发布默认(500 mA)、1.5A或3A的USB-C电源,检测插头事件并确定USB-C线方向,并自主通过指定的双相标记编码(BMC)和物理层(PHY)协议协商USB PD合同。OB2627还可以监控DP/DN数据线电压或数据传输,支持高通QC2.0/QC3.0/QC3.5协议,并自动调节输出电压和输出电流。

OB2627在与On-Bright GreenEngineTM基于AC/DC离线PWM ICs协同工作时,可以实现较低的待机功耗和快速电压转换。OB2627提供全面的保护,包括恒流限制、过压保护、欠压保护、短路保护、DP/DN过压保护和外部过温保护等。OB2627采用QFN16封装。

RICHTEK立锜

立锜RT7209

立锜RT7209是一款高度集成的可编程USB PD控制器,支持USB PD3.1 SPR和EPR 48V规范,并通过了USB-IF PD3.1认证,认证TID:11022 ,支持3V至55V的工作电压,内置MCU,具有16kB的OTP-ROM和2kB的SRAM,内置反馈补偿机制,不仅减少了外部元件,还增强了瞬态响应。

RT7209支持PD3.1、PPS、UFCS等多种快充协议,还允许客户根据特定需求定制私有协议。该芯片内置了分流稳压器,使其在提供恒定电压或恒定电流输出时具有更高的稳定性和可靠性。同时,内置的反馈补偿机制确保了整个系统的稳定性,同时通过可编程线缆补偿功能,用户可以针对线损进行精确调整,优化充电效率。

RT7209还具备VIN引脚检测功能,能够监测输入电压的状态,并据此作出相应的控制决策,从而保障设备的稳定运行。BLD引脚可用于快速放电输出电容,有助于缩短充电周期,提高充电速率。而USBP引脚则提供了直接驱动外部阻断N-MOSFET的能力,进一步增强了系统的控制能力和安全性。

在安全性方面,RT7209支持可编程的过流保护、恒定电流保护、过温保护,支持自适应输出过压保护、输出欠压保护,推荐的结温范围为−40℃至125℃,工作环境温度范围为−40℃至105℃。支持CC1/CC2/D+/D- 过压保护与内部过温保护,适用于多种消费电子的充电适配器之中,采用 WQFN-28L 4x5封装。

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UNICMICRO广芯微

广芯微UM3506

广芯微UM3506-BPQF SOC芯片,这是一颗支持PD3.1规格的快充控制器,具备全功能的SRC/SNK/DRP支持能力,同时也可以支持EMARK电子标记的SOP'报文交互功能,全面满足PD3.0,PD3.1规格,支持SPR,EPR(PD3.1)模式,以及PD报文的chunk模式和260bytes 长包。芯片内置高压LDO,支持3.3-24V供电,使用灵活。

UM3506具有2对DP DM引脚,支持BC1.2,QC,FCP,SCP等协议。Field-proven PD 协议库,支持可持续升级和灵活扩展。

芯片内置高性能32位RISC-V内核,主频最高为33MHz,内置8KB SRAM和256KB FLASH,内置16通道12位ADC用以电压和电流采样,支持3.3-24V工作电压范围,使用QFN24封装。

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VIA Labs 威锋电子

威锋VL108

威锋VL108是一款高度集成的单芯片DisplayPort Alt模式和PD 3.1控制器芯片,专为USB-C设备设计,可用于支持带有充电功能的USB-C多功能拓展坞。VL108内置了USB-C充电UFP,可通过DP Alt模式或USB4 DP隧道方式执行视频输出功能,同时在检测到外部电源后为连接的PD主机提供充电。VL108提供两组UFP CC引脚对,可选择用于总线供电或自供电应用。它还集成了两个USB-C DRP DFP,可以连接到USB-C电源适配器以为PD主机充电,也可以连接到USB-C设备以进行数据传输。

UFP和两个DFP均支持最新的PD3.1 EPR规范,可支持48V 5A(240W)的功率输出。此外,两个DRP DFP还集成了D+/D-充电ePHY,支持使用D+/D-进行协议握手,然后转换为PD协议以通过UFP输出电源。无论是哪个DFP端口,都可以按照先插入先服务的原则为主机充电。

VL108的设备策略管理器能够协商DFP和UFP之间的电源规则,从而启用电源充电。它还支持在电池电量耗尽模式下为主机充电以及快速角色切换。此外,VL108还具备USB Billboard设备功能,以满足“VESA DP Alt模式在USB Type-C上”的规范。它还支持智能自动待机功能,当连接接口处于空闲状态时,会自动进入深度省电模式,非常适用于智能手机配件。

VL108内置了RC振荡器、线性电压调节器、Vbus电压和电流检测器,可以通过Vbus电源稳定工作,并监测异常电源行为。此外,它提供多达17个GPIO引脚,用于特定应用。SPI接口可支持外部SPI闪存,或与VLI Hub控制器共享SPI闪存进行固件升级。固件更新可以通过USB Billboard或I2C从属接口进行。VL108提供两种封装型号可供选择:QFN 60L(7x7x0.85 mm),支持两个DRP DFP,以及QFN 48L(6x6x0.85 mm),支持一个DRP DFP。

威锋VL109

VIA Lab的VL109是一款高度集成的3端口USB Power Delivery 3.1控制器,专为支持USB-C多功能坞站并具备充电穿透功能而设计。一般情况下,这三个DRP端口被配置为一个充电UFP和两个DFP。通过充电UFP,VL109可以通过DP Alt模式或USB4 DP隧道实现视频输出功能,并在检测到外部电源后同时为连接的PD主机充电。两个DRP DFP可以连接到USB-C电源适配器为PD主机充电,或者连接到USB-C设备进行数据传输。充电UFP和两个DFP均支持最新的USB PD3.1 EPR规范,能够处理高达48V、5A(240W)的电源。任意一个DFP端口都可以在首次插入时优先为主机充电。

VL109的设备策略管理器可以在其DFP和UFP之间协商电源规则,实现充电穿透功能。它支持在电池电量耗尽模式下为主机充电以及快速角色切换。

此外,VL109还包含USB广告牌设备功能,以符合“VESA DP Alt模式在USB Type-C上”的规范。它还支持智能自动待机功能,当连接接口处于空闲状态时,自动进入深度节能模式,非常适合智能手机和移动配件的使用。

VL109所有CC引脚均接地到Rd,并提供QFN 60L(7x7x0.85 mm)封装支持三个DRP端口,以及QFN 48L(6x6x0.85 mm)封装支持两个DRP端口。此外,还有VL109S版本,其所有CC引脚浮动到Rd,适用于自供电应用。

Weltrend伟诠

伟诠WT6678F

伟诠WT6678F是一款支持USB PD 3.1 EPR 48V的PD快充协议芯片,该芯片集成了USB PD 基带 PHY、Type-C 连接检测、电流/电压监测、分流稳压器、NMOS 负载开关驱动器以及高性能 Turbo 8051 架构 8-bit MCU,能有效降低外围元件数量,缩小产品体积,并降低BOM成本。

WT6678F支持 3.3V 至 56V的宽工作电压,可完全覆盖 USB PD 3.1 的全电压输出规范。,具备丰富的可编程功能与多重保护机制。其内建 10-bit ADC 能实时监控电压与电流,支持可调恒压/恒流控制、线缆压降补偿与 PPS 快充及 EPR AVS 模式。此外,该芯片内建分流稳压器、电源放电电路、NMOS 开关驱动器,并支持 OVP、UVP、OCP、OTP 与 SCP 等多种保护功能。

WT6678F采用QFN16封装,适用于电源适配器、墙充、车充以及多口插座等产品之中。

充电头网总结

虽然现在PD协议在智能手机等智能设备上的功率最大也就在140W左右,距离跑满240W的功率还有很长的路要走。这是因为目前的工艺与技术仍未能达到符合消费者预期的充电器。48V电压一般需要使用63V的滤波电容,而20V只需25V的滤波电容。在相同容量下,价格显著增加,体积也大不少。此外,发热等问题也普遍存在。

然而,目前已经有电动工具能够达到240W的功率。这类芯片不仅在工业设备、电动工具等领域具有广泛的需求,而且随着工业自动化和时代的发展,对48V高压应用芯片的需求也会相应增加。

为了满足市场需求,据不完全统计,本文推荐了目前市面上的多款48V高压芯片,它们支持PD 3.1 240W应用。这些芯片的推出将促进USB PD标准的进一步发展,为更高功率的设备充电提供了更可靠的解决方案。