2021 年5 月，USB-IF 協會推出USB PD3.1 最新快充標準規范，最大快充功率由傳統的100W（20V/5A）提升到240W(48V5A)，這一重大改變，使得USB PD 快充標準的應用市場從手機、筆記本電腦等傳統消費類電子領域，擴充到便攜式設備、電動工具、通信和安防設備、汽車及醫療等供電的領域，實現了“萬物皆可充”的愿景。

USB PD3.1 能夠迅速商業化，離不開蘋果公司的“鼎力支持”— 2021 年10 月蘋果發布的16 英寸MacBook Pro，成為全球首款支持USB PD3.1 快充技術的筆記本電腦，支持140W（28V/5A）的USB-C 快充。緊接著，越來越多快充廠商也迅速響應，積極布局這一全新的快充充電器市場。

南芯科技，作為國內領先的模擬和嵌入式芯片設計公司，全面布局PD 快充全套解決方案，近期重磅推出140W 單C 口、雙C 口及2C1A 2C2A 等多種快充電源方案，為客戶帶來豐富的選擇。

方案介紹

140W 單C 口的參考設計

該方案采用全套南芯明星產品，包括PFC 控制器、高頻QR 反激控制器、副邊同步整流以及協議芯片等，整體設計外圍精簡。

方案優勢如下：

南芯全套解決方案

方案外圍電路精簡、效率高

支持PD3.1 28V/5A 及PPS 3.3V-21V

支持多種快充協議

支持CC/CV 模式

PFC 具有2 級OVP 保護

QR Flyback 控制器直驅GaN

同步整流控制器具有很短的開通、關斷延時

(方案簡要框圖)

(demo 展示)

140W 多口的參考設計

該方案采用2 片SC9712 協議芯片，在不需要額外MCU 的情況下可實現多口之間的功率分配，該方案還可以根據用戶實際需求變成2C、1C1A、2C1A、2C2A 等方案。

方案優勢如下：

南芯全套解決方案

方案外圍電路精簡、效率高

支持PD3.1 28V/5A 及PPS 3.3V-21V

支持多種快充協議

支持CC/CV 模式

PFC 具有2 級OVP 保護

QR Flyback 控制器直驅GaN

同步整流控制器具有很短的開通、關斷延時

單個協議芯片支持C+A 或A+A 應用，并支持雙口獨立限流

協議芯片支持PD、UFCS、AFC、FCP、SCP 等快充協議

協議芯片自帶CPU，多個芯片級聯可以自行對多口進行功率分配

1 套固件可支持2C、1C1A 共享、1C1A 非共享、2C1A 共享、2C1A 非共享、2C2A 等應用

(方案簡要框圖)

(demo 展示)

產品介紹

PFC 控制器 - SC3201

為滿足大功率快充應用，南芯推出一款CRM 運行模式的PFC 控制器SC3201，支持DCM，CRM 模式，支持谷底開通降低開關損耗，PFC 升壓電感無需輔助線圈，具有高轉換效率。具有極低的負載功耗和完備的保護功能，支持9-30V 供電，滿足中小功率的PFC 應用，SOT23-6 封裝減小占板面積。SC3201 內部集成了兩級獨立的OVP 電路，分別通過VFB 和ZCD 管腳實現，根據檢測到的電壓實現過壓保護，實現高可靠性的保護。芯片內部還集成了Brown In/Out，簡化時序設計，另外加入增益補償功能，保證不同線電壓下增益的一致性，便于環路調試。內置頻率折返功能，兼顧效率和THD。

QR Flyback 控制器 - SC3023C

SC3023C 是一款高頻準諧振反激控制器，滿足各類高頻QR 快充需求，SC3023C 專有GaN 直驅設計，省去外置驅動器或者分立驅動器件。SC3023C 集成分段式供電模式，單繞組供電，無需復雜的供電電路。內置高壓啟動及交流輸入Brown In/Out 功能，并集成了X-cap 放電功能，最高可支持170KHz 工作頻率。QR 和DCM 模式下通過谷底開通來獲得高效率。空載時在低功耗模式下運行，從而降低系統的待機功耗。內置完善全面的保護功能，支持芯片內和外置的過熱保護功能。

同步整流控制器 - SC3503

SC3503 是一顆自適應開通檢測和快速關斷同步整流控制器，無需輔助線圈供電，專利的自適應開通檢測電路避免同步整流管誤開通，兼容多種MOS，具有超低的靜態電流，支持多種工作模式，如支持零電壓Flyback/ACF Flyback 和CCM/DCM/QR Flyback 模式，支持高側和低側同步整流，外圍元件非常精簡。SC3503 還支持零電壓輸出下的驅動鉗位，支持4A 拉電流能力保證同步整流管快速關斷，自動切換8V/6V 驅動電壓，并且具有10nS 的業界最佳關斷傳輸延時和精準的最小導通時間。

集成DC-DC 的協議SoC - SC9712

SC9712 片上集成了40V 高效率同步降壓控制器、一組Type C 接口和兩組DPDM 快充協議控制接口。無需增加MCU 控制，兩顆SC9712 即可相互通訊，實現單一口工作時滿功率輸出，多口同時工作時自動進行功率分配的功能。SC9712 可同時支持符合最新的USB Type-C 和PD3.1 標準，可以支持PPS、EPR 等PD3.1 協議，支持140W（28V/5A）供電，支持市面上的快充協議同時支持最新的UFCS 協議。

總 結

南芯科技作為氮化鎵快充控制器國產化先驅，率先實現氮化鎵控制芯片的自主可控，至今已成功量產多款集成GaN 直驅的控制器，憑借成熟的高集成度GaN 解決方案，已與多品牌達成深度合作，得到行業廣泛認可。近期推出的140W 的單C 口、雙C 口及2C1A 2C2A 等多種快充電源方案，全套采用南芯明星產品，整體設計外圍精簡，為客戶帶來豐富的選擇。

審核編輯 ：李倩