该款HP1510+HP3501+HUSB381A 65W带线PD适配器组合方案,AC-DC控制器和快充协议芯片均来自慧能泰最新研发的产品。
该参考设计方案支持带线Type-C端口,支持 65W PD适配器输出,可为市面上的IoT设备、主流手机、平板和电脑充电。AC-DC采用慧能泰HP1510+HP3501电源方案,支持DCM、QR、CCM多种工作模式,使设计更灵活。拥有次级肖特基短路保护,变压器饱和保护,输出过压,输入过压,过温度等全面保护使得应用更安全。快充协议部分搭配慧能泰专为带线PD适配器应用而生的HUSB381A,外围简洁,内置开关MOSFET,使得PCB布局更简单高效。该参考设计方案采用单面PCB设计,支持波峰焊和红胶工艺,加工成本可以做到极致。
图1 :HP1510+HP3501+HUSB381A 65W带线PD适配器参考设计图片
图2:HP1510+HP3501+HUSB381A 65W带线PD适配器参考设计原理图
PDO报文方面,显示USB Type-C口具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五组固定电压档位,以及5-21V3A一组PPS电压档位。
图3:通过POWER-Z KM003C测试仪读取PDO报文信息
协议芯片HUS381A可选择不同的广播。详细内容见下表。
方案效率
经实测,该方案在高低压输入,不同广播输出时均能保持高效率。
图4:当输入115VAC/230VAC,输出为5V3A时,该65W方案的效率曲线
图5:当输入115VAC/230VAC,输出为9V3A时,该65W方案的效率曲线
图6:当输入115VAC/230VAC,输出为12V3A时,该65W方案的效率曲线
图7:当输入115VAC/230VAC,输出为15V3A时,该65W方案的效率曲线
图8:当输入115VAC/230VAC,输出为20V3.25A时,该65W方案的效率曲线
HP1510:宽供电高频QR PWM 控器
HP1510是一款AC-DC开关电源转换器控制芯片,它适用于小于250W的开关电源设备特别适用于30W - 65W的PD适配器应用。HP1510具有极低的启动电流和工作电流,为了降低待机功耗,满足更高的绿色环保标准,HP1510芯片提供了绿色模式(Green Mode)和脉冲模式(Burst Mode)功能和谷底开启功能。HP1510内置了抖频功能、斜坡补偿、前沿消隐功能、线电压补偿功能以及多档输出电压的自适应环路增益调节功能。芯片还内置了可选的峰值功率(PEAK_LOAD)功能,可以驱动大的容性负载。HP1510具有很宽的VDD电压范围,从8.6V - 92V均可以正常工作,非常适合30W - 65W的PD应用,极大地方便了变压器和供电元件的设计。HP1510采用恒流源驱动输出,可以很好的改善开关电源系统的EMI性能。HP1510提供了多种全面的可恢复保护模式,其中包括:逐周期电流限制(OCP)、过温保护(OTP)、线电压欠压和过压保护、VDD 的过压保护、次边肖特基短路保护、低压关闭(UVLO)、过功率保护(OPP)。HP1510提供SOT23-6L的封装。
产品特性:
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宽范围VDD工作电压(8.6V - 92V)
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低至0.8mA的工作电流,2μA启动电流
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上管恒流源驱动,改善EMI性能
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栅极驱动输出电压钳位(12V)
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自动频率抖动功能
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软启动功能降低SR Vds应力
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PEAK_LOAD功能
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内置多重保护:逐周期电流限制保护,过温保护,VDD过压保护,低电压关闭,次边肖特基短路保护,输入电压欠压/过压保护,过功率保护
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CS脚可编程的外部过温保护
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SOT23-6L封装
HP3501: 集成MOSFET的快速关断同步整流控制器
HP3501是一款设计用于反激拓扑的同步整流控制器,适用于各种中小功率的快速充电器/适配器。它集成了同步整流控制逻辑以及用于同步整流的功率MOSFET,提供了最简的副边同步整流解决方案。HP3501仅仅消耗250μA的静态电流,在轻载状态下可以有效的节省静态功耗,同时,其支持的最大开关频率也高至200kHz,覆盖了中小功率的常用工作频率范围。集成的功率MOSFET有低至14mΩ的导通阻抗,同时也实现了超快的侦测与关断,相比于二极管整流方式,HP3501可以有效的提升系统的整体效率。HP3501具备自适应高边和低边应用的能力,两种连接方式下均可正常工作。内置的功率MOSFET在电流正向流动时可以自动导通,芯片的控制逻辑可以自动适用反激模式下的不同工作模态,包括 QR/CCM/DCM等。HP3501提供SOP-8L封装。
产品特性:
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自适应高边和低边应用场景
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低至250μA的静态电流
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内置14mΩ的100V MOSFET
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低至10ns的关断延迟时间
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支持反激拓扑的QR/DCM/CCM控制模式
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最大开关频率支持至200kHz
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SOP-8L封装
集成MOS,极简单PD快充协议芯片
HUSB381A是慧能泰半导体全新推出的一款采用SOP8封装的集成MOS的USB PD Source芯片,带CC1和CC2引脚,支持不可分离线缆(Captive Cable)PD适配器和纯PD快充充电器应用。HUSB381A支持最大功率20V5A 100W应用,支持波峰焊和红胶工艺。
产品特性:
- 符合USB Type-C 2.1和USB PD 3.1标准
--支持5 V、9 V、12 V、15 V、20 V FPDO
--支持2个APDO
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集成 VBUS 电源路径开关
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支持恒压环路 (CV)
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多种线损补偿选项
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集成过压保护 (OVP)、欠压保护 (UVP)、欠压锁定 (UVLO)、过流保护 (OCP)、快速过流保护 (FOCP) 和热关断 (TSD) 保护
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SOP-8L封装
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USB IO引脚具有±2kV HBM ESD额定值