慧能泰半导体推出60W汽车前装USB PD解决方案

Original 充电头网编辑部充电头网 2020-08-24

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USB Type-C是USB-IF协会推出的一种新型的高功率USB接口标准，主要用于智能手机、笔记本电脑和便携式电子设备。USB Type-C标准推动了USB供电规范的改变，相对于传统的USB接口，USB Type-C接口具有如下几大优点：

● 可配置高达100 W的充电能力，接口最高可支持5A；
● 支持USB3.2 20Gb/s的数据率，USB4是40Gb/s；
● 可正反插，易于连结，接口插拔寿命大于10000次；
● 接口对于手机足够纤细，对笔记本和平板足够强大；
● 类似于USB2.0 Micro-B(标准智能机接口)尺寸；
● 改善EMI（电磁干扰）及缓和RFI（射频干扰）。

基于以上的优势，USB Type-C和USB PD正在迅速得到顶级汽车电子制造商的支持，开始在汽车前装系统得到应用。一般来说，汽车铅酸电池的电压范围为9V-36V。而USB Type-C的输出需要支持5V-20V输出电压范围，如果是可编程电源（PPS）输出，输出电压甚至要覆盖3.3V-21V的宽输出电压范围。不同于传统的汽车电池或其他充电电源的降压式功率转换，把汽车电池的供电电压转换为USB PD输出，还需要一个可调Buck-Boost转换器，以便能够同时实现升压和降压功率转换。

慧能泰半导体（Hynetek）联合亚德诺半导体技术有限公司（ADI）推出了一款60W汽车前装USB PD解决方案，采用了LT8390+HUSB350的芯片组合，可以通过汽车级EMI标准CISPR 25 Class 5级的严格考验。图1给出了一个完整设计的实物照片。

图1 LT8390+HUSB350 USB PD实物照片

LT8390是ADI公司推出的一款独特的150kHz-600kHz同步四开关Buck-Boost控制器。它可提供5V至20V的输出电压（20V、3 A时最高输出60W），以通过汽车电池为USB-C设备供电。如此高的控制器开关频率使得解决方案尺寸很小，带宽很高，并且AM无线电频带之外的EMI很低。扩频调频和低EMI电流检测架构均有助于LT8390应用通过CISPR 25 Class 5级EMI标准的严格考验。

HUSB350是一颗高性能、高集成度的USB PD3.0 PPS协议芯片，集成了多种方便易用的功能，可以帮助您设计一款更可靠，性价比更高的产品，图2给出了规格书首页。HUSB350的主要规格如下：

● 通过USB PD3.0 PPS认证，TID：1508；
● 支持多达五档FPDO和多达二档APDO；
● 自带VCONN电源和USB电子标签芯片（eMarker ）检测，支持5A、148W大功率输出；
● 智能降功率功能（适用于QFN封装），支持USB-C + USB-A 任意瓦特数降功率功能和双USB-C输出盲插降功率功能；
● CC引脚支持28V高压，有效保护CC脚与VBUS高压短路的风险；
● 支持多次烧写，可通过Type-C口快速烧录。

图2 HUSB350 规格书首页

图3是LT8390+HUSB350组合在汽车前装应用的系统示意图。图4给出了该系统的完整原理图。

图3 LT8390+HUSB350在汽车前装的应用

图4 LT8390+HUSB350完整原理图

得益于LT8390的优越性能，LT8390+HUSB350系统在5V-20V全输出电压保持88%至95%的效率。图5至图8给出了不同输入电压、不同输出电压的效率曲线。

图5 5V输出时的效率曲线

图6 9V输出时的效率曲线

图7 15V输出时的效率曲线

图8 20V输出时的效率曲线

LT8390具有多种独特的降低EMI的特性，可实现高功率转换和低噪声性能，从而简化其在汽车系统中的实现。图9至图11分别给出了传导EMI和辐射EMI的性能。

图9 传导EMI性能

图10 辐射EMI性能 – 30MHZ-1GHz