新规发布一年，PD 3.1快充芯片盘点

电子发烧友网报道（文/李诚）PD 3.1快充标准的发布，对于充电行业而言是一次里程碑的升级，突破了长期以来的100W限制，实了现240W的翻倍式增长，同时输出电压也实现了最高48V的覆盖，可满足消费类、工业类等多领域产品的应用，使得快充市场得到进一步扩大。
 
从去年月至今，距离PD 3.1快充标准的发布已经过去一年多的时间，在这新规发布的一年多时间里，不少产业链上游的芯片厂商也陆续推出了一系列可满足新一代标准的快充芯片，卡位终端市场抢占先机。
 
据电子发烧友网观察，目前英飞凌、南芯、英集芯、芯海科技、慧能泰、天德钰、水芯电子、伟诠电子等企业在PD 3.1快充领域，已实现相关配套芯片的量产及商用。
 

 
英飞凌首发、商用双第一
 
英飞凌作为功率半导体领域的头部企业，在PD 3.1协议发布后的两个月，便推出了全球首款支持PD 3.1协议的控制器芯片PMG1-S3。据悉PMG1-S3内置了可提供额外控制功能的MCU处理器，同时最高支持28V/5A 140W功率输出，适用于充电器、笔记本电脑、电动工具等应用场景。
 
同年10月，苹果率先向市场推出了全球首款支持PD 3.1协议的快充适配器，经电子发烧友网拆解发现，苹果首款PD 3.1快充电源适配器的协议控制芯片来自英飞凌的产品，不过并不是英飞凌此前发布的PMG1-S3，而是一颗丝印为CYPD3135的定制型芯片，该芯片也成为了全球首颗实现商用的PD 3.1协议控制芯片。据苹果官网显示，使用了这颗芯片的电源适配器最高140W输出。
 
南芯A+C双口快充协议控制芯片
 
今年年初，在手机快充市场尤其是电荷泵芯片细分领域小有成就的国内厂商南芯，推出了全新一代PD 3.1快充解决方案SC2021A。该方案主要针对多口快充市场，支持单芯片A+C双口输出，满足A to C线缆或者C to C 线缆的兼容。
 
据数据手册显示，该芯片最高耐压值为26V，支持最高24V/5A输出，可同时满足PD3.1、PPS、FC, FCP, AFC, SCP, VOOC, super VOOC等多种快充协议，于去年10月通过了GEL的PD 3.1合格性测试。目前已经向下游产商供货，并在倍思CCGAN65C3 65W氮化镓快充中得到实现商用。
 
从电源适配器到线缆全面覆盖的英集芯
 
受电设备能够实现快充，这不仅仅是靠电源设配器功率大小决定的，还需要对受电设备以及电源传输线缆进行适配，三者关系相辅相成、缺一不可。PD 3.1快充也是如此，在整个充电过程中，电源适配器不仅需要使用PD 3.1协议控制芯片，在电源传输的线缆上还需使用与之匹配的E-mark芯片，读取该电缆的电源传输能力、数据传输能力、ID等信息，完成二者之间的协议互认，调节输出功率。
 
在这一领域英集芯先后推出了IP2736和IP2738两款协议芯片，以及IP2133 E-Marker芯片，其中IP2736和IP2738两款芯片可实现18W至140W的功率覆盖，并且这两款芯片均支持PWM、I2C、光耦控制等多种电压调整方式。同时为助力大功率电源开发，英集芯还推出了PD3.1 EPR28V解决方案，该方案由经典的LLC电源架构，配合英集芯的IP2736协议芯片及IP6550同步降压控制器构成，可满足最高140W单C口的应用需求。
 
芯海科技
 
芯海科技作为国内首批推出USB PD快充协议芯片的芯片原厂，在PD快充领域不仅有着丰富的经验技术积累，还有着不俗的成绩。2015年芯海科技推出首款PD主控芯片，并完成产品的初步布局。2018年CS32G020通过USB-IF协会USB PD3.0双向认证，在CS32G020的基础上，还针对不同应用领域进行了延伸，推出多款专用型PD快充芯片。
 

图源：芯海科技官网 

 
截至目前，芯海科技先后推出了CS32G051和CSU3AF10两款PD 3.1快充控制芯片，实现PC、笔电到移动电源、储能电源、车载充等多领域覆盖。不同于国内大多数厂商的是，芯海科技全系PD快充芯片均内置MCU架构与私有协议PHY，不仅有利于功能的拓展，还可以通过软件对芯片PD协议进行升级。
 
慧能泰
 
慧能泰作为我国唯一参加PD 3.1标准制定的芯片厂商，在供电端、受电端 、供电线缆等三个细分领域均有不同程度的布局。
 
目前，慧能泰已经推出HUSB311和HUSB362两款PD 3.1协议控制芯片，以及两款可应用于PD 3.1协议线缆的E-Marker芯片HUSB332B和HUSB332C。
 
其中，HUSB311和HUSB362同时兼容QC2.0、QC3.0、AFC、FCP、UFCS等多种快充协议，在PD 3.1协议模式下可满足28V/5A 140W的供、取电需求。并且，这两款芯片均集成了有利于简化电源电路设计的E-Marker检测功能。
 
HUSB332B为慧能泰首款支持PD 3.1协议的E-Marker芯片，也是业内首颗通过USB-IF PD 3.1认证的芯片。HUSB332C为上月底发布的新品，该芯片集成了OTP过温保护系统，可通过E-Marker芯片自带的温度检测功能，实现USB-C线缆的过温保护，避免线缆过热造成受电设备的损坏或火灾的发生。并且，这两款芯片均支持最高240W的充电功率。
 
小编在进行资料收集过程中发现，慧能泰的HUSB332A E-Marker芯片也能够承受PD 3.1最高240W的充电功率，但并未检索到该芯片与PD 3.1标准之间的相关认证信息。
 
天德钰
 
随着终端市场对充电速率要求的不断提高，快充市场得以快速发展，天德钰也凭借着出色的科研实力，在快充领域站稳脚跟。据官方数据显示，仅从2018至2021年，天德钰快充协议芯片累计出货量高达4.05亿颗，并不断跟随市场的增长，丰富快充配套产品。
 
在PD 3.1快充领域，天德钰于去年年对推出了首颗PD 3.1快充协议芯片JD6622。其中，JD6622采用基于ARM架构的Cortex-M0+处理器，内置64k Flash和8k SRAM，同时兼容UFCS、PD 3.1等多种快充协议。
 
据介绍，JD6622可应用于最高输出功率为140W的PD 3.1快充应用，能够通过智能调配系统，合理调节输出受电端所需功率，实现单芯多口输出，满足多口应用需求。
 
伟诠电子高压工艺 PD 3.1 协议芯片
 
今年7月，在安克创新的新品发布会上，伟诠电子联合安克正式推出WT6676F PD 3.1协议芯片。
 

图源：WT6676F数据手册

 
WT6676F为业内首颗采用高压工艺的PD 3.1协议芯片，耐压值高达50V，支持3.3V至45V的宽压工作环境，满足PD 3.1 SPR&EPR 36V规范需求，以及最高140W功率输出。适用于电源适配器、墙壁充电器、车载充电器、电源板等应用设计。同时兼容QC 4.0、QC 4.0+、BC 1.2以及PPS等多种快充协议，现已在Anker 140W充电器中实现商用。
 
水芯电子高端大功率电源芯片
 
致力于模拟电源芯片数字化的水芯电子，在今年5月底在深圳举办的2022水芯数字电源芯片新品发布会上，专门针对大功率数字电源芯片、移动电源芯片、快充协议芯片、车充芯片四大领域，推出了4款快充协议芯片。
 

图源：水芯电子官网

 
据水芯电子官网显示，M12369 是一款面向大功率快充应用的电源管理SOC，集成了3路独立降压转换器，最高放电效率可达98.6%，可同时支持多口输出。M12121 是一款支持 PD3.1 的单口全兼容快充协议IC。M12359是一款面向大功率快充应用的电源管理SOC，内置双路独立降压转换器最高放电效率为98.6%，支持多口输出。M12349 是一款面向大功率车充应用的电源管理SOC，内部集成了升降压转换器（开关频率为350KHz），及一个三位数码管显示驱动。芯片最高放电效率达98%，同时支持 C+C 的独立双口大功率车充解决方案的扩展。
 
上述4款芯片均支持PD3.1、QC4.0+、QC3.0、QC2.0、SCP、FCP、AFC 等全部主流快充协议，最高输出功率可达140W。
 
结语
 
PD 3.1标准的发布使得充电功率得到了飞跃式的提升，并进一步扩大受众领域，有利于加速充电标准与接口的统一，市场前景广阔。