前言

筆記本全面向 USB-C 供電與 PD3.2 EPR 邁進(jìn)，把適配器功率上限推至 140W，同時(shí)用戶對(duì)“筆電 + 手機(jī)/平板”同步快充的需求也迅速增長(zhǎng)。一拖二高功率方案因此成為桌面充電器、插線板等形態(tài)的主流方向。

智融科技近期基于 SW3578 打造了一款支持 PD3.2 140W 的一拖二快充 Demo，將多協(xié)議、功率調(diào)度與安全保護(hù)高度集成到一塊小型PCB中，既兼顧高功率輸出與兼容性，也為品牌廠做小體積、多端口產(chǎn)品提供了清晰的工程落地路徑。

SW3578+SW2505H 140W 一拖二快充方案demo

智融科技這款一拖二 140W 快充方案具體如上圖所示，從電路結(jié)構(gòu)上看，該方案采用單母線降壓 + 雙 USB-C 獨(dú)立功率路徑，兩路 USB-C 端口分別通過(guò)獨(dú)立 NMOS 與電流采樣接入主母線，完成端口限流、放電與插拔管理，單口最高支持 28V/5 A（140 W），雙口并行滿足筆電與手機(jī)組合充電。

在接入快充電源后，兩個(gè) USB-C 端口分別接入 POWER-Z KT002，從測(cè)試儀上可以看到兩個(gè) C 口都在 PD3.0 固定 PDO 檔位下對(duì)外廣播最高 20V/2.5A（50 W）。同時(shí)，該方案協(xié)議覆蓋 PD3.2（含 SPR/EPR、PPS/AVS）以及 UFCS、QC、AFC、FCP、TFCP 等，默認(rèn) 100 mV/A 線損補(bǔ)償與輸入/輸出過(guò)壓欠壓、過(guò)流/短路、芯片/NTC 過(guò)溫、DP/DM/CC 過(guò)壓、VCONN 過(guò)流等保護(hù)齊全，適用于車充、適配器與插排等高功率一拖二產(chǎn)品化落地。

為方便理解該方案的原理，這邊也提供了一個(gè)電路結(jié)構(gòu)圖。這套一拖二 140W 雙 C 快充參考設(shè)計(jì)以左側(cè) Type-C 口為輸入，SW2505 負(fù)責(zé) PD3.1 及 DPDM 快充協(xié)議協(xié)商、BC1.2 識(shí)別和輸入電壓電流檢測(cè)，并通過(guò) I2C 將輸入功率信息傳給主控 SW3578。SW3578 配合外部功率管、電感電容完成同步降壓，為系統(tǒng)提供統(tǒng)一母線電壓，再通過(guò)右側(cè)多組 MOS 管分別給 Type-C1、Type-C2 建立獨(dú)立的 VBUS 開(kāi)關(guān)通路，同時(shí)在各自 CC/DP/DM 端實(shí)現(xiàn)快充協(xié)議與功率分配控制，從而實(shí)現(xiàn)最高 140W 的單口或雙口快充輸出及完善的保護(hù)功能。

接下來(lái)也將簡(jiǎn)單介紹一下這款方案的主控芯片SW3578以及協(xié)議芯片SW2505，讓大家對(duì)這款方案有個(gè)更加深入的了解。

智融SW3578

SW3578 是一款面向雙 USB-C 口快充應(yīng)用的高集成 SoC，內(nèi)部集成32bit MCU 并集成 雙路獨(dú)立的Type-C 邏輯，支持 PD3.2 SPR AVS、PD3.2 EPR AVS、UFCS、SCP/FCP、QC5/4+/4/3+/3.0/2.0、AFC、PE2.0/1.1、TFCP 等多種快充協(xié)議，并支持私有協(xié)議定制。

SW3578 內(nèi)置 10A 高效率開(kāi)關(guān)降壓變換器，采用外置雙 N 功率管，支持母線實(shí)時(shí)調(diào)壓功能，同時(shí)額定輸出電流可達(dá) 10A，開(kāi)關(guān)頻率可在 125/180/333/500 kHz 四個(gè)檔位之間配置，并支持輕載 PFM/中重載 PWM 的自動(dòng)切換，最大占空比＞99%。

SW3578 支持4.5-32V 寬輸入電壓，支持三路 NMOS 驅(qū)動(dòng)控制，使該芯片既能直掛車載電源母線，也便于與外部功率路徑或二級(jí) DC/DC 搭配實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的供電拓?fù)洹?/p>

作為“雙口獨(dú)立”方案的核心，SW3578 為兩路 C 口分別提供 CC/DP/DM、VBUS 檢測(cè)與放電、獨(dú)立電流采樣和獨(dú)立功率通路控制，配合內(nèi)部 DAC 與環(huán)路 CV/CC 即可在單芯片內(nèi)完成端口級(jí)功率分配、限流和電壓編程。同時(shí)該芯片兩路端口均支持高邊采樣，既適配 28 V/5 A 等高壓大電流輸出，又能在長(zhǎng)線纜或細(xì)線材產(chǎn)生顯著壓降時(shí)，通過(guò)更準(zhǔn)確的到端電流/電壓判斷進(jìn)行電壓微調(diào)和限流動(dòng)作，減少掉檔與重復(fù)協(xié)商。

在保護(hù)機(jī)制方面，SW3578 從輸入到輸出提供了完整的保護(hù)矩陣，包括輸入過(guò)壓/欠壓、輸出過(guò)壓/欠壓、過(guò)流與短路保護(hù)，快速/慢速 OVP 閾值分檔，VCONN 過(guò)流，DP/DM/CC 過(guò)壓與弱短保護(hù)，以及 LPS 限功率防護(hù)，端口插拔還支持自動(dòng)放電與母線電壓檢測(cè)，配合片內(nèi)/NTC 過(guò)溫與熱調(diào)節(jié)閾值，可在高環(huán)境溫度與高負(fù)載占空條件下維持系統(tǒng)穩(wěn)定。

同時(shí)為方便整機(jī)控制與平臺(tái)化復(fù)用，SW3578 內(nèi)置 32bit MCU，提供 I2C/UART 等數(shù)據(jù)通信接口，支持固件加密與 OTA 在線升級(jí)，支持18路可復(fù)用 GPIO，以及 12bit ADC，待機(jī)電流典型僅60 μA，可實(shí)現(xiàn)更細(xì)致的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、按需點(diǎn)亮與低功耗待機(jī)。SW3578 采用 QFN36 封裝，適用于多口快充適配器、智能車充、智能插排等充電設(shè)備。

智融SW2505H

SW2505 是一款集成全協(xié)議支持的低功耗控制器芯片，支持DPDM雙向快充協(xié)議，允許充電器與設(shè)備之間進(jìn)行雙向通信，支持多種快充協(xié)議以及私有協(xié)議定制功能，并通過(guò)了USB PD3.1 EPR以及UFCS雙認(rèn)證，支持DRP模式，內(nèi)嵌MCU，擁有16路GPIO，C口支持在線升級(jí)，支持在線仿真調(diào)試，支持光耦/FB控制/I2C支持主從模式。支持死電池激活以及低功耗檢測(cè)模式，可智能協(xié)調(diào)最佳充電參數(shù)，滿足不同設(shè)備的需求，提供高效充電和數(shù)據(jù)傳輸。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

從方案完成度來(lái)看，這套 140W 一拖二設(shè)計(jì)在協(xié)議覆蓋、端口獨(dú)立限流與線損補(bǔ)償、完備保護(hù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)上均已成體系，可滿足“單口 28V5A / 雙口并行”的主流應(yīng)用，并在適配器、桌充與車載場(chǎng)景具備較強(qiáng)的通用性。

對(duì)于計(jì)劃布局 PD3.2 高功率產(chǎn)品的廠商，它的價(jià)值在于以更簡(jiǎn)潔的BOM實(shí)現(xiàn)高功率與雙口協(xié)同，縮短開(kāi)發(fā)周期、降低調(diào)試難度。配合合理的熱設(shè)計(jì)與線纜策略，能夠順暢地走向產(chǎn)品化與規(guī)模量產(chǎn)。