国产PD 3.1快充协议控制芯片

电子发烧友网报道（文/李诚）近日，国内手机厂商在MWC 2022上花式秀肌肉，OPPO展示了最新的240W快充技术，将快充功率直接拉满，刷新业界纪录。realme推出了可实现商用的150W快充技术，并表示该技术将会在realme GT Neo3机型中实现首发。小编看到这里再看看手中只支持20W快充的手机，突然就觉得不香了，国外某些厂商就不能学着点吗？
 
上述讲的快充技术均是基于手机厂商的私有协议实现的，下面我们来聊聊最大支持240W输出的PD 3.1公有快充协议，PD协议是目前在手机领域普及率较高的一种快充协议，谷歌在此前发布的PPS规范中也明确表示，凡是Android7.0以上支持快充的手机都必须支持PD快充协议，如小米、三星、华为等一线品牌的手机均支持PD快充协议，就连一直特立独行的苹果采用的也是PD协议。
 
既然PD协议在业内盛行，PD 3.1的标准也已经推出，那么目前已经有哪些厂商推出了支持PD 3.1快充的协议芯片呢？不妨我们来一起了解一下。
 
南芯A+C双口PD 3.1快充协议控制芯片
 
今年年初，国内芯片厂商南芯推出了全新一代的PD 3.1快充解决方案SC2021A，该方案支持多口快充的应用，在单芯片下支持A+C口的多口输出，可满足市面上绝大多数设备的使用需求。
 

 
图源：南芯

 
SC2021A是一颗集成了32位高性能MCU内核的快充协议控制器，内置了2.5KB的RAM和32KB的ROM，可通过程序烧录的方式满足快充私有协议的加密需求。据悉该芯片共有一个CC和两个DP/DM快充接口，可同时满足PD3.1、PPS、FC, FCP, AFC, SCP, VOOC, super VOOC等多种快充协议，并于去年10月通过了GEL的PD 3.1合格性测试。
 
南芯为提升该芯片在实际应用中设计布局的灵活性，以及简化外围电路的使用，在芯片内部集成了USB PD 基带 PHY、Type-C 检测、双 DPDM PHY、VBUS 放电路径、VCONN 电源、可编程反馈补偿、电压和电流检测、10-bit ADC、双 10- bit DACs、NMOS 栅极驱动器、I2C 接口和保护电路等。并且丰富的电源控制接口，不仅能通过光电耦合器实现在充电过程中电流电压的控制，还能在DC/DC应用中实现反馈控制。在芯片的开发过程中，南芯也意识到了功耗的问题，为其设计了低功耗模式，在该模式下，静态电流可低至10μA。
 
目前，南芯的SC2021A已经在快充终端厂商倍思的65W氮化镓快充设备中得到商用。
 
芯海科技通用型PD 3.1快充协议控制芯片
 
在快充协议控制芯片中，芯海科技在此前也推出了两款可满足PD 3.1应用需求的芯片，分别为CSU3AF10和CPW3301。
 

 
图源：芯海科技

 
CSU3AF10是一款通用型的快充协议控制芯片，片上集成2路独立的Type-c、1路PD和4路DP/DM快充协议接口，可兼容市面上的多种快充协议。同时CSU3AF10采用的是MCU的设计架构，内置了一颗8位，主频峰值最高可达24MHz的MCU，以及32K×16 位程序存储器 FLASH和2KB的数据存储器，可以通过软件撰写提供高便利性以及高调适性，来符合变化快速的快充市场。MCU 在工作状态下，工作电压为3.3V，工作电流为3.5mA，在休眠模式下静态电流小于10μA，即使是整个Type-c模块的休眠功耗也仅有50μA，具有低功耗的特性。
 
在时钟控制部分，为保证快充在工作过程中工作频率的稳定性，芯海科技在芯片内部集成了一个24MHz振荡器和一个10KHz振荡器，其精度分别为±1%和±10%，同时还支持外接一个最高频率为24MHz的晶振。在外设部分，该芯片预留了23个双向I/O口，2个8位定时器和2个12位定时器，以及12位的ADC差分检测接口和UART接口。NTC功能可以通过占用一个I/O口完成温度测量。不过这款芯片并没有内置开关管的驱动器，在电路开发过程中需要外置独立的驱动器用以驱动开关管，与内置驱动的其他芯片相比，这款芯片使用起来可能会比较麻烦。
 
结语
 
PD协议输出功率的提升。将受众面由手机、平板开始向智能家居、笔记本、显示器、电动单车等应用层面覆盖。应用场景的拓宽，也促进了市场需求的增长，并带动产业链上下游的发展，功率器件、协议芯片、主控芯片厂商也将会受益其中。目前市面上可满足PD 3.1标准应用的芯片还相对较少，相信在市场需求的刺激下，将会有更多的PD 3.1解决方案被推出，为终端厂商提供一个选择的空间。