英集芯PD3.1 EPR28V解決方案助力大功率PD電源開發(fā)
來源：網(wǎng)絡(luò) 時(shí)間：2022-08-29 16:12
2022年8月16日，2022（夏季）亞洲充電展在深圳成功舉辦，展會同期還舉辦了2022（夏季）USB PD&Type-C亞洲大會，并邀請了17位行業(yè)大咖現(xiàn)場與大家探討USB PD&Type-C的應(yīng)用與未來發(fā)現(xiàn)，為大家分享最新的第三代半導(dǎo)體技術(shù)以及高效率快充電源解決方案。
英集芯科技在此次演講中主要介紹英集芯關(guān)于PD140W EPR28V整套解決方案，涉及到單C口方案，雙C口輸出方案。其中包含快充協(xié)議芯片，DC/DC電源轉(zhuǎn)換芯片，以及線纜emark芯片。
英集芯科技旗下多款產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)和大規(guī)模出貨，可廣泛應(yīng)用于充電器、車充、無線充、移動(dòng)電源、儲能電源等領(lǐng)域，并成功進(jìn)入小米、聯(lián)想、OPPO、realme、安克、倍思、綠聯(lián)、Aohi、羽博、寶馬、貝爾金、mophie等國內(nèi)外知名品牌供應(yīng)鏈，性能質(zhì)量獲得客戶高度認(rèn)可。
最新的USB PD3.1快充規(guī)范將功率劃分為標(biāo)準(zhǔn)功率范圍（簡稱SPR）和擴(kuò)展功率范圍（簡稱EPR）兩個(gè)范圍。
其中標(biāo)準(zhǔn)功率范圍就是目前市面上主流的USB PD3.0 PPS快充標(biāo)準(zhǔn)，最大充電功率依然為100W不變；而新增的28V、36V、48V三個(gè)電壓則屬于拓展功率范圍，三個(gè)電壓對應(yīng)的最大輸出電流均為5A，輸出功率最大可以達(dá)到240W。
除了新增三組固定電壓之外，USB PD3.1標(biāo)準(zhǔn)還在拓展功率范圍中增加了三組可調(diào)電壓檔（簡稱AVS），分別為15V-28V 5A、15V-36V 5A以及15V-48V 5A。AVS的最小調(diào)壓步進(jìn)是0.1V，并且繼續(xù)沿用基于PDP的恒功率限制模式。
針對USB PD3.1 28V5A 140W快充，英集芯新推出了IP2736和IP2738兩款協(xié)議芯片，應(yīng)用功率范圍均為18-140W，帶OCP,OVP,CP功能，外置VBUS路徑NMOS，支持FB,CO,I2C調(diào)壓模式。
除上述共同點(diǎn)外，IP2736主要用于需要UFCS融合快充協(xié)議及PD3.1 EPR28V的方案。IP2738可以做常規(guī)100W的雙C口方案外，也可以做EPR28V的方案應(yīng)用。
英集芯IP2736集成USB PD2.0/3.1、QC5/QC4+QC3+/QC3.0/QC2.0、FCP/SCP/SFCP、AFC、MTK PE+ 2.0/1.1快充協(xié)議，支持UFCS融合快充協(xié)議，BC1.2、Apple/SAMSUNG手機(jī)協(xié)議，兼容協(xié)議非常全面，手機(jī)筆電等大小設(shè)備全部通吃。
IP2736內(nèi)部集成電壓基準(zhǔn)，集成可編程的電壓/電流環(huán)路控制，芯片內(nèi)部集成低端電流檢測，輸出支持線損補(bǔ)償。支持電源適配器應(yīng)用的光耦反饋，支持通過I2C和FB控制的DC-DC改變輸出電壓，支持車充、儲能電源、充電器、移動(dòng)電源、電動(dòng)工具等應(yīng)用。
英集芯IP2736采用4*4mm，QFN24封裝，體積小巧，外圍精簡，可簡化充電器的協(xié)議電路設(shè)計(jì)。小體積的封裝滿足多種設(shè)計(jì)應(yīng)用。
英集芯設(shè)計(jì)的EPR28V-140W系統(tǒng)框圖，前端可采用輸出固定高壓的LLC電源架構(gòu)，加上英集芯IP6550同步降壓控制器以及IP2736協(xié)議芯片，即可組成時(shí)下熱門140W單C口方案。
IP6550是一款同步開關(guān)降壓控制器，集成雙NMOS驅(qū)動(dòng)器，輸入工作電壓范圍4.5-36V，支持電感峰值限流，支持雙路輸出平均電流限流。IP6550兼容低ESR輸出電容器，集成輸出電壓線補(bǔ)功能（40mV/A），具有CV/CC輸出特性。
IP6550支持5A輸出電流，內(nèi)置的同步降壓控制器開關(guān)頻率固定135kHz?？捎糜趦陕稶SB-A口，降壓5V2.4A輸出，也可作為單路降壓使用，輸出電壓可調(diào)滿足更多場合。IP6550內(nèi)置輸入過壓、欠壓保護(hù)，內(nèi)置輸出過流、過壓、欠壓及短路保護(hù)，芯片內(nèi)部集成過熱保護(hù)，并支持EN控制開關(guān)。
英集芯IP6550_HV+IP2736-EPR28V-140W的優(yōu)勢：
1、可以搭配大功率的LLC電源使用，解決一般電源IC不能實(shí)現(xiàn)寬電壓輸出的問題。
2、IP6550_HV的轉(zhuǎn)換效率高，在29V輸入，輸出28V/5A的條件下，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)98%，從而讓整機(jī)的滿載轉(zhuǎn)換效率幾乎不受DC/DC二級轉(zhuǎn)換效率影響。
3、IP6550_HV的待機(jī)電流低，架構(gòu)在無設(shè)備負(fù)載接入的情況下，IP2736可以讓IP6550_HV進(jìn)入EN關(guān)斷休眠，從而降低整機(jī)功耗。
4、IP6550_HV的動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，避免一般DC/DC因動(dòng)態(tài)差，導(dǎo)致充筆記本電腦出現(xiàn)異常的現(xiàn)象。
5、IP2736兼容的協(xié)議廣，涵蓋目前市面上公開授權(quán)的快充類協(xié)議。
6、方案可以利用IP2736的IO實(shí)現(xiàn)AC/DC輸出電壓進(jìn)行微調(diào)，以便實(shí)現(xiàn)整機(jī)的低功耗
7、可以利用IP2736的剩余IO來做PFC的控制。
上述方案動(dòng)態(tài)響應(yīng)測試如圖，輸入電壓28.5V，輸出電壓28V，輸出電流在1.25A到2.5A跳變時(shí)，輸出電壓變化峰值基本可以控制在300mV之內(nèi)。
輸出電流在2.5A到3.75A跳變時(shí)，輸出電壓變化峰值不到300mV。
輸出電流在3.75A到5A跳變時(shí)，輸出電壓變化峰值也在允許范圍內(nèi)。
IP2736直接搭配AC/DC方案的系統(tǒng)框架圖，該方案需要搭配431光耦，同時(shí)負(fù)極管要返回驅(qū)動(dòng)PMOS。
IP2738大部分性能特寫與IP2736的相同，相較之下區(qū)別在于采用QFN32封裝，集成4路路徑NMOS驅(qū)動(dòng)電路，外驅(qū)NMOS，支持雙路獨(dú)立輸出過流、過壓、短路保護(hù)。
IP2738詳細(xì)資料信息
英集芯140W雙C口快充系統(tǒng)框圖，輸出端采用兩顆IP6550同步降壓控制器以及一顆IP2738協(xié)議芯片，可實(shí)現(xiàn)單口功率盲插，雙口輸出功率智能分配。
英集芯IP6550_HV+IP2738-EPR28V-140W方案優(yōu)勢：
1、可以搭配大功率的LLC電源使用，解決一般電源IC不能實(shí)現(xiàn)寬電壓輸出的問題。
2、IP6550_HV的轉(zhuǎn)換效率高，在29V輸入，輸出28V/5A的條件下，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)98%，從而讓整機(jī)的滿載轉(zhuǎn)換效率幾乎不受DC/DC二級轉(zhuǎn)換效率影響。
3、IP6550_HV的待機(jī)電流低，架構(gòu)在無設(shè)備負(fù)載接入的情況下，IP2736可以讓IP6550_HV進(jìn)入EN關(guān)斷休眠，從而降低整機(jī)功耗。
4、IP6550_HV的動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，避免一般DC/DC因動(dòng)態(tài)差，導(dǎo)致充筆記本電腦出現(xiàn)異常的現(xiàn)象。
5、IP2736兼容的協(xié)議廣，涵蓋目前市面上公開授權(quán)的快充類協(xié)議。
6、方案可以利用IP2736的IO實(shí)現(xiàn)AC/DC輸出電壓進(jìn)行微調(diào)，以便實(shí)現(xiàn)整機(jī)的低功耗
7、可以利用IP2736的剩余IO來做PFC的控制。
8、兩個(gè)C口可以實(shí)現(xiàn)功率智能分配
IP2738可通過連接設(shè)備申請電壓判斷出其是電腦還是手機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)100W/30W功率智能分配，當(dāng)同時(shí)接兩臺筆電時(shí)，每臺都能獲得65W快充功率，達(dá)到最優(yōu)解。
新推出的IP2736和IP2738除可以用于設(shè)計(jì)單C/雙C口方案外，還可以搭配英集芯的IP2726等明星產(chǎn)品，設(shè)計(jì)2C1A、3C1A、2C2A等多口方案，充分滿足市場需求。
據(jù)了解，英集芯IP2736和IP2738現(xiàn)已量產(chǎn)并大量出貨，助力Aohi MAGCUBE 40W雙C口充電器、綠聯(lián)45W雙C口氮化鎵充電器、賽小虎35W雙USB-C口快充、麥多多GaN5 mini 65W 2C1A氮化鎵充電器、綠聯(lián)140W 2C1A氮化鎵充電器等新品成功上市。
此外英集芯還推出了EPR線材E-Marker芯片IP2133，通過了USB-IF PD3.1認(rèn)證，TID號：7106。IP2133支持USB Type-C 2.1 和 PD3.1 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，支持 USB 3.2 全功能線纜應(yīng)用，最大充電功率240W（PD）。
IP2133集成兩端的 VCONN 二極管，集成兩端的 Ra 電阻和 Ra 自動(dòng)移除。采用DFN-6L封裝,具有外圍簡單、低功耗特點(diǎn)，滿足20mW的要求。
基于英集芯IP2133的USB 2.0線纜參考原理圖，采用單顆IP2133設(shè)計(jì)。
基于英集芯IP2133的USB 3.1全功能線纜參考原理圖。
最新USB PD3.1快充標(biāo)準(zhǔn)以及蘋果140W/35W快充的相繼推出，為快充市場帶了新的熱度以及需求。為滿足客戶需求，英集芯也是第一時(shí)間推出IP2736和IP2738兩款快充協(xié)議芯片，滿足單口到多口豐富設(shè)計(jì)。
充電功率的提升對數(shù)據(jù)線也有了先要求，英集芯還推出IP2133 E-Marker芯片用于240W快充線設(shè)計(jì)，從充電器到數(shù)據(jù)線，為客戶提供一站式方案服務(wù)。
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