隨著電子設(shè)備對(duì)高功率快充需求的不斷提升，USB PD協(xié)議已成為現(xiàn)代智能設(shè)備供電方案的核心標(biāo)準(zhǔn)。得益于可編程電壓輸出（PDO）和可編程功率輸出（PPS）等機(jī)制，PD3.1就已支持最高240W的傳輸功率，最新的PD3.2更是細(xì)分了功率等級(jí)以實(shí)現(xiàn)更靈活的電壓輸出控制。尤其是EPR規(guī)范的推出，使得USB-C接口可支持高達(dá)48V電壓，從而推動(dòng)電動(dòng)工具、筆記本電腦等設(shè)備全面轉(zhuǎn)向USB-C供電，供電芯片的可靠性和安全性等也被賦予了更高的期望。

HUSB253

為滿足新一代高功率設(shè)備的供電需求，慧能泰推出了一款符合USB PD3.2規(guī)范的PD DRP控制芯片HUSB253。該芯片支持USB PD3.2的擴(kuò)展功率范圍（EPR），可實(shí)現(xiàn)最高240W的功率傳輸，支持高達(dá)48V的工作電壓，并且關(guān)鍵引腳耐壓高達(dá)60V。這款芯片能夠在PD消息交互的同時(shí)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電源路徑與保護(hù)策略，實(shí)現(xiàn)更智能的雙向供電管理，為高壓電動(dòng)工具，移動(dòng)電源，筆記本電腦，平板電腦，E-Bike，機(jī)器人以及家用電器等大功率USB-C設(shè)備提供可靠的供電方案。

圖1：HUSB253 芯片圖

產(chǎn)品特性

? 支持PD3.2協(xié)議的USB Type-C DRP

? 支持48V擴(kuò)展功率范圍（EPR）的FPDO和EPR AVS

? 內(nèi)置DPDM PHY，支持多種專有協(xié)議，包括QC2至QC5、AFC、FCP、SCP、UFCS

? 支持VDM和EPR通信

? 集成N-MOSFET驅(qū)動(dòng)器，支持軟啟動(dòng)

? 集成eMarker檢測和VCONN供電功能

? 集成死電池功能，支持作為SINK（接收端）請求供電

? 硬件保護(hù)功能，包括過流保護(hù)（OCP）、短路保護(hù)（FOCP）、過壓保護(hù)（OVP）、過溫保護(hù)（OTP）和熱關(guān)斷（TSD）等

? 集成11位ADC

? VIN和VBUS引腳最高支持60V耐壓，最大輸入輸出電壓可達(dá)48V

? 可編程睡眠模式，待機(jī)時(shí)功耗低至2.5mW

? 集成VIN引腳放電電路，減少外部元件數(shù)量

在協(xié)議支持方面，HUSB253可支持包括SPR FPDO, SPR PPS APDO, SPR AVS APDO, EPR FPDO和EPR AVS APDO在內(nèi)的各類可編程電壓和電流的PDO，滿足從15W無線充電板到240W電動(dòng)工具等各種應(yīng)用的供電需求。此外，其可編程的DPDM PHY模塊能夠兼容多種專有快充協(xié)議，包括QC 2.0/3.0/3+、AFC、FCP、SCP、UFCS 以及Divider 3模式，為各種傳統(tǒng)與新興充電標(biāo)準(zhǔn)提供無縫互通的解決方案。

圖2：HUSB253 240W PDO配置

HUSB253在內(nèi)部集成了必要的硬件保護(hù)功能，包括過流保護(hù)（OCP）、短路保護(hù)（FOCP）、過壓保護(hù)（OVP）、過溫保護(hù)（OTP）及熱關(guān)斷（TSD）。此外，芯片集成N-MOSFET驅(qū)動(dòng)器，并支持軟啟動(dòng)，可平滑控制電源路徑導(dǎo)通；內(nèi)置11位分辨率ADC，可實(shí)時(shí)監(jiān)測電壓與電流狀態(tài)，配合內(nèi)置死電池功能，保證在電池電量耗盡的情況下設(shè)備仍能正常請求供電。

在引腳設(shè)計(jì)上，HUSB253提供多達(dá)24個(gè)引腳，包括用于電壓檢測與功率傳輸?shù)腣IN、VBUS與VCONN，以及復(fù)用的GPIO、UART、I2C與ADC通道等。同時(shí)，該芯片上不僅具備多路可配置的I/O，用于實(shí)現(xiàn)多樣化的系統(tǒng)通訊與控制，還集成了VFB/VSNS引腳用于精確的電壓環(huán)補(bǔ)償，以及OPTO引腳用于對(duì)隔離型ACDC控制器的光耦反饋，從而在多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中均能實(shí)現(xiàn)高精度的功率管理。

圖3：HUSB253引腳定義圖

HUSB253采用4mm×4mm QFN-24L封裝，睡眠功耗低至2.5mW，適用于便攜式電源、電動(dòng)工具及各類大功率移動(dòng)設(shè)備?；谄浼嫒軴PTO、FB控制與I2C控制的多種應(yīng)用電路，設(shè)計(jì)者可根據(jù)不同場景靈活選擇外部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)或通過主控MCU進(jìn)行數(shù)字化管理，從而保證功率和效率的平衡。

圖4：HUSB253典型應(yīng)用電路圖

下面是慧能泰基于HUSB253與友商產(chǎn)品XX8808 Buck-boost charger打造的6-12串電池240W方案原理設(shè)計(jì)圖。

圖5：HUSB253+XX8808 240W方案原理設(shè)計(jì)圖

在這套高串?dāng)?shù)240 W雙向升降壓方案中，HUSB253作為核心PD控制器，負(fù)責(zé)端口電流采樣、PDO解析與功率協(xié)商：它通過CC引腳獲取對(duì)端電源能力信息，并實(shí)時(shí)采集雙向電流數(shù)據(jù)。在放電（Source）模式下，HUSB253通過I2C配置XX8808的工作參數(shù)，同時(shí)整合過壓、過流、短路等保護(hù)策略，快速響應(yīng)確保穩(wěn)定輸出高達(dá)240W的功率；在充電（Sink）模式下，HUSB253與適配器通信，請求對(duì)應(yīng)電壓，并通過I2C與XX8808通信，配置充電功率與各種保護(hù)參數(shù)。同時(shí)XX8808作為實(shí)際的雙向升降壓功率級(jí)，與HUSB253緊密配合，實(shí)現(xiàn)電池包與外部USB-C設(shè)備之間的高效能量互傳。

慧能泰還同步推出了一款基于HUSB253的開發(fā)板，以便于調(diào)試。

圖6：HUSB253 開發(fā)板

慧能泰還提供一套完整的240W USB PD供電解決方案，覆蓋從電源適配器端到設(shè)備端的全鏈路應(yīng)用。包括適配器端的240W PD3.2 EPR供電控制器HUSB368；支持240W功率傳輸?shù)腢SB Type-C線纜電子標(biāo)簽芯片HUSB332E；以及設(shè)備端支持雙角色端口的240W PD3.2 EPR DRP控制器HUSB253。此外，即將推出的HP1020 PFC+AHB反激組合控制器，將為240W USB PD電源適配器提供最高效的電源管理方案。

圖7：240W集成解決方案框圖

USB PD3.2 EPR生態(tài)正向更高電壓、更大功率、更智能化的方向發(fā)展，在這一趨勢下，集成度高、協(xié)議處理與功率控制并重的芯片方案，將成為設(shè)計(jì)者實(shí)現(xiàn)高效、高可靠系統(tǒng)的首選?；勰芴┳钚峦瞥龅腍USB253符合最新的PD3.2規(guī)范，最高支持48V的輸入/輸出電壓，可靈活的切換輸入端/輸出端，同時(shí)具備豐富的硬件保護(hù)與監(jiān)測功能。這款芯片的推出，有助于提升單一接口下實(shí)現(xiàn)更高功率的電力傳輸能力，加速USB-C生態(tài)向更多領(lǐng)域的普及與升級(jí)。

免費(fèi)送樣

HUSB253現(xiàn)已開放樣品申請。

關(guān)于慧能泰半導(dǎo)體

深圳慧能泰半導(dǎo)體科技有限公司是一家專注于智慧能源控制技術(shù)的公司，主要面向智能快充和數(shù)字能源領(lǐng)域，提供高性能數(shù)?；旌闲酒a(chǎn)品。公司總部設(shè)立在深圳前海，同時(shí)在上海、浙江杭州、美國加州設(shè)有研發(fā)中心。慧能泰的核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)來自國內(nèi)外頂尖半導(dǎo)體公司，擁有強(qiáng)大的研發(fā)創(chuàng)新能力。公司現(xiàn)已獲多項(xiàng)授權(quán)專利，擁有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并于2020年被評(píng)為“高新技術(shù)企業(yè)”，2023年獲評(píng)國家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè)。

目前，慧能泰已完成了圍繞USB Type-C生態(tài)鏈的整體產(chǎn)品布局，開發(fā)并量產(chǎn)了多款產(chǎn)品：供電端的多系列PD Source協(xié)議芯片，受電端的高性能PD Sink(PD 誘騙芯片)、Type-C端口控制器（CC Logic），線纜端的USB eMarker（電子標(biāo)簽芯片）。成立以來，慧能泰連續(xù)推出多款業(yè)界領(lǐng)先的產(chǎn)品并廣受市場歡迎。公司芯片出貨量逾8億顆，標(biāo)桿性客戶有聯(lián)想、小米、三星、HP、貝爾金和努比亞等。同時(shí)，慧能泰也致力于提高能源利用效率、研究能源控制技術(shù)，借助自身的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢，面向ICT（通信服務(wù)器）、數(shù)據(jù)中心、光伏逆變器、儲(chǔ)能等工業(yè)應(yīng)用，研發(fā)數(shù)字電源控制芯片、高壓驅(qū)動(dòng)芯片、電源轉(zhuǎn)換芯片和模塊等產(chǎn)品。

慧能泰半導(dǎo)體肩負(fù)著“芯智慧 芯能源，共建綠色未來”的使命，立志成為業(yè)界領(lǐng)先的智慧能源控制技術(shù)供應(yīng)商。