140W(28V5A）+多口快充！慧能泰全新PD3.1 EPR 协议芯片HUSB362重磅推出
前言
2021 年5 月，USB-IF 协会发布了全新的USB PD3.1规范，该规范将快充功率上限从100 W提升至240 W（支持Extended Power Range，简称EPR）。充电功率的提升也让USB PD的应用从手机、笔记本电脑，扩展到便携式设备、物联网设备、智能家居、通信和安防设备、汽车和医疗等领域。
面对更多的应用场景，市场对于PD协议芯片的要求也越来越高。慧能泰半导体顺势推出一款支持PD3.1 EPR且集成MCU的高性能PD协议芯片HUSB362，支持EPR模式140 W（28 V 5 A），PPS支持从18 W到100 W，AVS支持从100W到140W。目前HUSB362已通过了USB-IF协会的PD3.1合规性测试，TID为9329。
慧能泰PD3.1 EPR 协议芯片HUSB362
图1.HUSB362 TID图片
通过HUSB362实现的140 W（28V5A）大功率快充设计，外围仅需1颗光耦和少量电阻即可实现输出电压调整和前级PFC控制。该方案采用的是3mΩ的高精度电流采样，确保了采样精度同时大大降低了系统的功耗，而且可以同时支持高端电流采样和低端电流采样。
图2.HUSB362 28V5A设计小板
在PD3.1标准中， EPR工作模式增加了28 V，36 V和48 V三种固定电压档和三种可调电压档（Adjustable Voltage Supply，简称AVS）。PD3.1 EPR模式下的OVP设置为对应电压的120%，更高的电压也给PD协议芯片带来更多的挑战。HUSB362支持PD3.1 EPR模式，电压上限支持到28 V，实际耐压更是高达35 V。
图3. HUSB362 28V5A设计小板电压调试示例
图4. HUSB362 28V5A设计小板工作示例
在大功率AC-DC应用场景中，充电器、适配器对功率因数和输入电流谐波的要求需要增加PFC电路来实现。为了提升电路效率降低系统功耗需要对PFC进行控制，而HUSB362集成了高精度电压电流采样，能自主计算输出功率，从而智能化地调节PFC线路开关。
在上述调压过程中，HUSB362就实现了对前级PFC的控制：轻载（可编程，实验设置为输入功率75W以内）时断开PFC电路，功率变大时再启动PFC电路。
另外，充电器功率变大，传统电源架构下的充电器体积将随之增加。这个时候我们可以通过降低开关损耗、提高热性能、采用新电源架构提升充电器的功率密度的方式来减小大功率充电器的体积。
AHB（不对称半桥）具有较高的转换效率，支持电压的宽范围输出，HUSB362+PFC+AHB可实现高效小型化的大功率快充电源设计。
图5. HUSB362功能框图
HUSB362作为一款集成了32位MCU的USB PD Source芯片，专为高性能电源设计。它可以支持多个具有可编程电压和电流的PDO，如PPS PDO、EPR PDO，所有的PDO都完全符合USB PD 3.1 V1.7规范。
HUSB362还实现了可编程的DPDM PHY，D+和D-引脚可以被配置为支持QC2.0、QC3.0、AFC、FCP和Divider 3的模式，为传统设备提供了很好的兼容性。
HUSB362集成N-MOS驱动，可控制VIN和VBUS之间是否导通，从而保护与Type-C连接器连接的设备。另外，其CC1、CC2、D+和D-引脚的高电压容限和保护为系统提供了更多的可靠性。除此之外，针对LPS（限功率电源），HUSB362也作了充分的保护设计。
图6. HUSB362产品特性
对于快充电源设计而言，恒压环路控制（CC）与恒流环路控制（CV）是必不可少的。HUSB362集成了优质的恒压控制环(CV)和恒流控制环(CC)，同时集成FB调压模式，可同时应用于ACDC或者DCDC。无论何种应用场景，都能实现双环路控制，提升稳定性同时兼顾兼容性。
HUSB362集成双环路的设计可让用户采用极简的外围元件实现应用设计，提升空间利用率和设计难度同时降低BOM成本。
图7. HUSB362 140 W 3C1A降功率快充电源设计电路图
HUSB362还支持多口快充电源设计。通过2颗HUSB362和1颗HUSB365可以实现140 W 3C1A的降功率快充电源设计。单口工作时，单C口最大支持140 W（28V5A）快充，其中C3最大支持65 W（20V3.25A），单A口默认18W快充，电压电流可编程；任意两口及以上工作时，C口降功率，电压电流可编程，如果C3与A1口同插，输出退回5V。适用于各类墙插、排插、车充等应用。
深圳慧能泰半导体科技有限公司是一家专注于智慧能源控制技术的公司，主要面向智能快充和数字能源领域，提供高性能数模混合芯片产品。公司总部设立在深圳前海，同时在上海、浙江杭州、美国加州设有研发中心。慧能泰的核心研发团队来自国内外顶尖半导体公司，拥有强大的研发创新能力。公司现已获多项授权专利，拥有独立自主知识产权，并于2020年被评为”高新技术企业“，也入选了深圳市“专精特新”企业名单。
充电头网总结
目前，慧能泰已完成了围绕USB Type-C生态链的整体产品布局。在供电端，慧能泰提供各类高集成度高性能的A口、C口以及A+C多口快充协议芯片。在受电端，慧能泰可提供通过USB-IF认证的PD Sink HUSB238、集成MCU的USB PD DRP产品HUSB251，以及全自主USB Type-C端口控制器HUSB320等多类型的产品。
而在线缆端，慧能泰有着全面的专利布局，已获6个相关专利证明，并已推出多款技术领先的USB eMarker产品，例如开启4引脚eMarker时代的HUSB332D、全球第一款过PD3.1认证的eMarker芯片HUSB332B、自带过温保护功能的eMarker HUSB332C以及打通UFCS生态链的HUSB335等。慧能泰的产品已获市场验证也广受好评。
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