隨著電子設備對高功率快充需求的不斷提升，USB PD協議已成為現代智能設備供電方案的核心標準。得益于可編程電壓輸出（PDO）和可編程功率輸出（PPS）等機制，PD3.1就已支持最高240W的傳輸功率，最新的PD3.2更是細分了功率等級以實現更靈活的電壓輸出控制。尤其是EPR規范的推出，使得USB-C接口可支持高達48V電壓，從而推動電動工具、筆記本電腦等設備全面轉向USB-C供電，供電芯片的可靠性和安全性等也被賦予了更高的期望。

HUSB253

為滿足新一代高功率設備的供電需求，慧能泰推出了一款符合USB PD3.2規范的PD DRP控制芯片HUSB253。該芯片支持USB PD3.2的擴展功率范圍（EPR），可實現最高240W的功率傳輸，支持高達48V的工作電壓，并且關鍵引腳耐壓高達60V。這款芯片能夠在PD消息交互的同時，實時調節電源路徑與保護策略，實現更智能的雙向供電管理，為高壓電動工具，移動電源，筆記本電腦，平板電腦，E-Bike，機器人以及家用電器等大功率USB-C設備提供可靠的供電方案。

圖1：HUSB253 芯片圖

產品特性

? 支持PD3.2協議的USB Type-C DRP

? 支持48V擴展功率范圍（EPR）的FPDO和EPR AVS

? 內置DPDM PHY，支持多種專有協議，包括QC2至QC5、AFC、FCP、SCP、UFCS

? 支持VDM和EPR通信

? 集成N-MOSFET驅動器，支持軟啟動

? 集成eMarker檢測和VCONN供電功能

? 集成死電池功能，支持作為SINK（接收端）請求供電

? 硬件保護功能，包括過流保護（OCP）、短路保護（FOCP）、過壓保護（OVP）、過溫保護（OTP）和熱關斷（TSD）等

? 集成11位ADC

? VIN和VBUS引腳最高支持60V耐壓，最大輸入輸出電壓可達48V

? 可編程睡眠模式，待機時功耗低至2.5mW

? 集成VIN引腳放電電路，減少外部元件數量

在協議支持方面，HUSB253可支持包括SPR FPDO, SPR PPS APDO, SPR AVS APDO, EPR FPDO和EPR AVS APDO在內的各類可編程電壓和電流的PDO，滿足從15W無線充電板到240W電動工具等各種應用的供電需求。此外，其可編程的DPDM PHY模塊能夠兼容多種專有快充協議，包括QC 2.0/3.0/3+、AFC、FCP、SCP、UFCS 以及Divider 3模式，為各種傳統與新興充電標準提供無縫互通的解決方案。

圖2：HUSB253 240W PDO配置

HUSB253在內部集成了必要的硬件保護功能，包括過流保護（OCP）、短路保護（FOCP）、過壓保護（OVP）、過溫保護（OTP）及熱關斷（TSD）。此外，芯片集成N-MOSFET驅動器，并支持軟啟動，可平滑控制電源路徑導通；內置11位分辨率ADC，可實時監測電壓與電流狀態，配合內置死電池功能，保證在電池電量耗盡的情況下設備仍能正常請求供電。

在引腳設計上，HUSB253提供多達24個引腳，包括用于電壓檢測與功率傳輸的VIN、VBUS與VCONN，以及復用的GPIO、UART、I2C與ADC通道等。同時，該芯片上不僅具備多路可配置的I/O，用于實現多樣化的系統通訊與控制，還集成了VFB/VSNS引腳用于精確的電壓環補償，以及OPTO引腳用于對隔離型ACDC控制器的光耦反饋，從而在多種拓撲結構中均能實現高精度的功率管理。

圖3：HUSB253引腳定義圖

HUSB253采用4mm×4mm QFN-24L封裝，睡眠功耗低至2.5mW，適用于便攜式電源、電動工具及各類大功率移動設備。基于其兼容OPTO、FB控制與I2C控制的多種應用電路，設計者可根據不同場景靈活選擇外部補償網絡或通過主控MCU進行數字化管理，從而保證功率和效率的平衡。

圖4：HUSB253典型應用電路圖

下面是慧能泰基于HUSB253與友商產品XX8808 Buck-boost charger打造的6-12串電池240W方案原理設計圖。

圖5：HUSB253+XX8808 240W方案原理設計圖

在這套高串數240 W雙向升降壓方案中，HUSB253作為核心PD控制器，負責端口電流采樣、PDO解析與功率協商：它通過CC引腳獲取對端電源能力信息，并實時采集雙向電流數據。在放電（Source）模式下，HUSB253通過I2C配置XX8808的工作參數，同時整合過壓、過流、短路等保護策略，快速響應確保穩定輸出高達240W的功率；在充電（Sink）模式下，HUSB253與適配器通信，請求對應電壓，并通過I2C與XX8808通信，配置充電功率與各種保護參數。同時XX8808作為實際的雙向升降壓功率級，與HUSB253緊密配合，實現電池包與外部USB-C設備之間的高效能量互傳。

慧能泰還同步推出了一款基于HUSB253的開發板，以便于調試。

圖6：HUSB253 開發板

慧能泰還提供一套完整的240W USB PD供電解決方案，覆蓋從電源適配器端到設備端的全鏈路應用。包括適配器端的240W PD3.2 EPR供電控制器HUSB368；支持240W功率傳輸的USB Type-C線纜電子標簽芯片HUSB332E；以及設備端支持雙角色端口的240W PD3.2 EPR DRP控制器HUSB253。此外，即將推出的HP1020 PFC+AHB反激組合控制器，將為240W USB PD電源適配器提供最高效的電源管理方案。

圖7：240W集成解決方案框圖

USB PD3.2 EPR生態正向更高電壓、更大功率、更智能化的方向發展，在這一趨勢下，集成度高、協議處理與功率控制并重的芯片方案，將成為設計者實現高效、高可靠系統的首選。慧能泰最新推出的HUSB253符合最新的PD3.2規范，最高支持48V的輸入/輸出電壓，可靈活的切換輸入端/輸出端，同時具備豐富的硬件保護與監測功能。這款芯片的推出，有助于提升單一接口下實現更高功率的電力傳輸能力，加速USB-C生態向更多領域的普及與升級。

免費送樣

HUSB253現已開放樣品申請。

關于慧能泰半導體

深圳慧能泰半導體科技有限公司是一家專注于智慧能源控制技術的公司，主要面向智能快充和數字能源領域，提供高性能數模混合芯片產品。公司總部設立在深圳前海，同時在上海、浙江杭州、美國加州設有研發中心。慧能泰的核心研發團隊來自國內外頂尖半導體公司，擁有強大的研發創新能力。公司現已獲多項授權專利，擁有獨立自主知識產權，并于2020年被評為“高新技術企業”，2023年獲評國家級專精特新“小巨人”企業。

目前，慧能泰已完成了圍繞USB Type-C生態鏈的整體產品布局，開發并量產了多款產品：供電端的多系列PD Source協議芯片，受電端的高性能PD Sink(PD 誘騙芯片)、Type-C端口控制器（CC Logic），線纜端的USB eMarker（電子標簽芯片）。成立以來，慧能泰連續推出多款業界領先的產品并廣受市場歡迎。公司芯片出貨量逾8億顆，標桿性客戶有聯想、小米、三星、HP、貝爾金和努比亞等。同時，慧能泰也致力于提高能源利用效率、研究能源控制技術，借助自身的技術研發優勢，面向ICT（通信服務器）、數據中心、光伏逆變器、儲能等工業應用，研發數字電源控制芯片、高壓驅動芯片、電源轉換芯片和模塊等產品。

慧能泰半導體肩負著“芯智慧 芯能源，共建綠色未來”的使命，立志成為業界領先的智慧能源控制技術供應商。