2021 年5 月，USB-IF 協(xié)會推出USB PD3.1 最新快充標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，最大快充功率由傳統(tǒng)的100W（20V/5A）提升到240W(48V5A)，這一重大改變，使得USB PD 快充標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用市場從手機(jī)、筆記本電腦等傳統(tǒng)消費(fèi)類電子領(lǐng)域，擴(kuò)充到便攜式設(shè)備、電動工具、通信和安防設(shè)備、汽車及醫(yī)療等供電的領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了“萬物皆可充”的愿景。

USB PD3.1 能夠迅速商業(yè)化，離不開蘋果公司的“鼎力支持”— 2021 年10 月蘋果發(fā)布的16 英寸MacBook Pro，成為全球首款支持USB PD3.1 快充技術(shù)的筆記本電腦，支持140W（28V/5A）的USB-C 快充。緊接著，越來越多快充廠商也迅速響應(yīng)，積極布局這一全新的快充充電器市場。

南芯科技，作為國內(nèi)領(lǐng)先的模擬和嵌入式芯片設(shè)計(jì)公司，全面布局PD 快充全套解決方案，近期重磅推出140W 單C 口、雙C 口及2C1A 2C2A 等多種快充電源方案，為客戶帶來豐富的選擇。

方案介紹

140W 單C 口的參考設(shè)計(jì)

該方案采用全套南芯明星產(chǎn)品，包括PFC 控制器、高頻QR 反激控制器、副邊同步整流以及協(xié)議芯片等，整體設(shè)計(jì)外圍精簡。

方案優(yōu)勢如下：

南芯全套解決方案

方案外圍電路精簡、效率高

支持PD3.1 28V/5A 及PPS 3.3V-21V

支持多種快充協(xié)議

支持CC/CV 模式

PFC 具有2 級OVP 保護(hù)

QR Flyback 控制器直驅(qū)GaN

同步整流控制器具有很短的開通、關(guān)斷延時(shí)

(方案簡要框圖)

(demo 展示)

140W 多口的參考設(shè)計(jì)

該方案采用2 片SC9712 協(xié)議芯片，在不需要額外MCU 的情況下可實(shí)現(xiàn)多口之間的功率分配，該方案還可以根據(jù)用戶實(shí)際需求變成2C、1C1A、2C1A、2C2A 等方案。

方案優(yōu)勢如下：

南芯全套解決方案

方案外圍電路精簡、效率高

支持PD3.1 28V/5A 及PPS 3.3V-21V

支持多種快充協(xié)議

支持CC/CV 模式

PFC 具有2 級OVP 保護(hù)

QR Flyback 控制器直驅(qū)GaN

同步整流控制器具有很短的開通、關(guān)斷延時(shí)

單個(gè)協(xié)議芯片支持C+A 或A+A 應(yīng)用，并支持雙口獨(dú)立限流

協(xié)議芯片支持PD、UFCS、AFC、FCP、SCP 等快充協(xié)議

協(xié)議芯片自帶CPU，多個(gè)芯片級聯(lián)可以自行對多口進(jìn)行功率分配

1 套固件可支持2C、1C1A 共享、1C1A 非共享、2C1A 共享、2C1A 非共享、2C2A 等應(yīng)用

(方案簡要框圖)

(demo 展示)

產(chǎn)品介紹

PFC 控制器 - SC3201

為滿足大功率快充應(yīng)用，南芯推出一款CRM 運(yùn)行模式的PFC 控制器SC3201，支持DCM，CRM 模式，支持谷底開通降低開關(guān)損耗，PFC 升壓電感無需輔助線圈，具有高轉(zhuǎn)換效率。具有極低的負(fù)載功耗和完備的保護(hù)功能，支持9-30V 供電，滿足中小功率的PFC 應(yīng)用，SOT23-6 封裝減小占板面積。SC3201 內(nèi)部集成了兩級獨(dú)立的OVP 電路，分別通過VFB 和ZCD 管腳實(shí)現(xiàn)，根據(jù)檢測到的電壓實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)，實(shí)現(xiàn)高可靠性的保護(hù)。芯片內(nèi)部還集成了Brown In/Out，簡化時(shí)序設(shè)計(jì)，另外加入增益補(bǔ)償功能，保證不同線電壓下增益的一致性，便于環(huán)路調(diào)試。內(nèi)置頻率折返功能，兼顧效率和THD。

QR Flyback 控制器 - SC3023C

SC3023C 是一款高頻準(zhǔn)諧振反激控制器，滿足各類高頻QR 快充需求，SC3023C 專有GaN 直驅(qū)設(shè)計(jì)，省去外置驅(qū)動器或者分立驅(qū)動器件。SC3023C 集成分段式供電模式，單繞組供電，無需復(fù)雜的供電電路。內(nèi)置高壓啟動及交流輸入Brown In/Out 功能，并集成了X-cap 放電功能，最高可支持170KHz 工作頻率。QR 和DCM 模式下通過谷底開通來獲得高效率。空載時(shí)在低功耗模式下運(yùn)行，從而降低系統(tǒng)的待機(jī)功耗。內(nèi)置完善全面的保護(hù)功能，支持芯片內(nèi)和外置的過熱保護(hù)功能。

同步整流控制器 - SC3503

SC3503 是一顆自適應(yīng)開通檢測和快速關(guān)斷同步整流控制器，無需輔助線圈供電，專利的自適應(yīng)開通檢測電路避免同步整流管誤開通，兼容多種MOS，具有超低的靜態(tài)電流，支持多種工作模式，如支持零電壓Flyback/ACF Flyback 和CCM/DCM/QR Flyback 模式，支持高側(cè)和低側(cè)同步整流，外圍元件非常精簡。SC3503 還支持零電壓輸出下的驅(qū)動鉗位，支持4A 拉電流能力保證同步整流管快速關(guān)斷，自動切換8V/6V 驅(qū)動電壓，并且具有10nS 的業(yè)界最佳關(guān)斷傳輸延時(shí)和精準(zhǔn)的最小導(dǎo)通時(shí)間。

集成DC-DC 的協(xié)議SoC - SC9712

SC9712 片上集成了40V 高效率同步降壓控制器、一組Type C 接口和兩組DPDM 快充協(xié)議控制接口。無需增加MCU 控制，兩顆SC9712 即可相互通訊，實(shí)現(xiàn)單一口工作時(shí)滿功率輸出，多口同時(shí)工作時(shí)自動進(jìn)行功率分配的功能。SC9712 可同時(shí)支持符合最新的USB Type-C 和PD3.1 標(biāo)準(zhǔn)，可以支持PPS、EPR 等PD3.1 協(xié)議，支持140W（28V/5A）供電，支持市面上的快充協(xié)議同時(shí)支持最新的UFCS 協(xié)議。

總 結(jié)

南芯科技作為氮化鎵快充控制器國產(chǎn)化先驅(qū)，率先實(shí)現(xiàn)氮化鎵控制芯片的自主可控，至今已成功量產(chǎn)多款集成GaN 直驅(qū)的控制器，憑借成熟的高集成度GaN 解決方案，已與多品牌達(dá)成深度合作，得到行業(yè)廣泛認(rèn)可。近期推出的140W 的單C 口、雙C 口及2C1A 2C2A 等多種快充電源方案，全套采用南芯明星產(chǎn)品，整體設(shè)計(jì)外圍精簡，為客戶帶來豐富的選擇。

審核編輯 ：李倩