当下车载充电场景对体积、效率和兼容性的需求不断提升,一方面驾驶舱空间有限,用户既希望模块轻巧便携,另一方面又要求能够支持多种快充协议与大功率输出;同时,车载电源环境电压波动较大,对模块的宽输入范围和过压、过温保护能力也提出了更高要求。在此背景下,一款集成度高、性能稳定且兼容全面的车充模组,正成为车厂与第三方配件商的标配之选。
首诺信推出了全新的车充模组解决方案。该模组采用双板堆叠设计,内置高集成度同步升降压与多协议控制芯片,充电速率最大可达140W,多口输出总功率可达170W,并兼容PD 3.1 EPR、QC5.0/4.0/3.0、UFCS、AFC 等主流快充标准。模块尺寸紧凑、散热性能优异,能够满足车载环境下的长期稳定运行,帮助整车厂商和车充品牌快速开发出符合市场需求的高性能车充产品。
首诺信车充demo为双板堆叠设计,电容、电感等器件集成在两个PCB板之间。前端输入端点烟器插头为金属材质,弹簧结构补偿机械公差,两侧带有金属卡扣,用于机械固定。
从侧面可以看出,两PCB板之间焊接滤波电容、电感等元器件。
后端输出端采用2C1A接口设计,其中USB-C1接口采用橙色胶芯,USB-C2和USB-A接口采用黑色胶芯。
用于管理USB-C1接口的PCB板特写,其上集成两颗VBUS开关管、一颗协议芯片、四颗氮化镓开关管等芯片,在接口四角附有LED指示灯,在通电时会亮起。
用于管理USB-C2接口和USB-A的PCB板特写,其上集成高集成度同步整流降压芯片与协议芯片,在接口四角同样附有LED指示灯,在通电时会亮起。
测得首诺信车充demo长度为83mm。
宽度为27.27mm。
高度约为20.33mm。
实测得重量为28.9g。
模拟14V DC输入情况,使用ChargerLAB POWER-Z KM003C测得USB-C1口支持UFCS、PD3.1、FCP、SCP、AFC、QC3.0、DCP、Apple 2.4A等快充协议。
PDO报文方面, USB-C1 端口具备 5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/5A四组固定电压档位,和5-20V/5A 和一组PPS电压档位,补充电压档位 28V5A。
UFCS快充具备 3.4-5.5V3A、5.5-11V3A、11-20V3A 三组电压档位。
测得USB-C2口支持FCP、SCP、AFC、QC3+、PD3.0、DCP、Apple 2.4A等充电协议。
PDO报文显示USB-C2口具备5V3A、9V3A、12V2.5A 以及 PPS 3.0-11V/3A等多组电压档位。
另外测得USB-A口支持FCP、SCP、AFC、QC3+、DCP、Apple 2.4A充电协议。
采用这款车充demo对安克737充电宝进行充电,实测输入功率为94W,握手 PD3.1 EPR 140W功率电压档位。
首先先来介绍一下管理USB-C1接口的PCB板,其上集成两颗VBUS开关管、一颗协议芯片、四颗氮化镓开关管等芯片,在接口四角附有LED指示灯,在通电时会亮起。
USB-C1接口协议芯片来自英集芯,型号IP2756,这是集成多种协议,用于 USB 端口的快充协议控制 IC,支持多种快充协议,包括 PD2.0/PD3.1 SPR&EPR36V、HVDCP、QC5/4+/3+/3.0/2.0、FCP、SCP,AFC,UFCS、Apple 2.4A、BC1.2 以及 SAMSUNG 2.0A。可为适配器、车充等单向输出应用提供完整的解决方案。
IP2756 提供了更高的耐压等级,支持 EPR 28V~36V精简外围的设计,通过扩展可以支持EPR48V并提供更大的存储空间。在多协议应用上,客户不用再做协议的取舍,能够提供更高的ESD防护能力,有效提升产品可靠性,支持更大的电流范围。
IP2756详细资料。
USB-C1接口控制输出的 VBUS 开关管来自砹德曼,型号AD40N50D3,NMOS,耐压40V,导阻4.5mΩ,采用PAK 3x3 封装。
另一颗砹德曼 AD40N50D3 特写。
四颗氮化镓开关管来自英诺赛科,丝印D17,实际型号为INN040FQ043A,是一颗耐压40V的增强型氮化镓开关管,导阻为4.3mΩ,具有极低的栅极电荷和导通电阻,并具有非常小的封装面积,适用于高频DC-DC转换器,负载点,RF包络跟踪,笔记本电脑充电器,移动电源和电机驱动,采用FCQFN 3*4mm封装。
英诺赛科 INN040FQ043A 资料信息。
充电头网拆解了解到,英诺赛科氮化镓芯片目前已被三星,OPPO,VIVO,联想,雅迪,LG,华硕,安克,努比亚,倍思,绿联,闪极等多家知名品牌和厂商所采用,出货量突破10亿颗。
在管理USB-C1接口的PCB板背面,集成一颗同步高效四管双向升降压控制器芯片,来自宝砾微,型号PL5500H,该芯片内置最高6串锂电充电管理,内置2A驱动电路,自主专利的模式切换技术,使得在升压与降压模式间的切换,实现波形平滑、稳定,提高了系统的稳定性。自带抖频技术,帮助产品研发人员更容易通过EMI认证测试。
宝砾微 PL5500H 有着支持正向充电和反向放电管理;支持3.6-32V超宽输入电压范围,2-32V的超宽输出电压范围;开关频率可调;可编程连续电流模式和轻载高效率模式;输入欠压、输出过压、输出短路、输入输出逐周期峰值电流限制、过温等多种保护功能;采用QFN 4x4-32 封装。
宝砾微 PL5500H 详细资料。
用于管理USB-C2接口和USB-A的PCB板特写,其上集成高集成度同步整流降压芯片与协议芯片,在接口四角附有LED指示灯,在通电时会亮起。
车充输入采用硅动力同步整流降压芯片,型号SP1259HN,是一颗支持40V输入的同步降压转换器,输出电流可达4.8A。芯片内部集成开关管,输出电流限制可通过外部电阻设定,开关频率可编程,内置可编程的线损补偿。SP1259HN外围器件数量精简,采用QFN20-5*5mm封装,可用于车充、快充以及通用降压转换器应用。
硅动力 SP1259HN 资料信息。
USB-C2和USB-A接口的协议芯片来自慧能泰,型号HUSB382,是一颗支持USB-C和USB-A口的协议芯片,芯片内部集成用于接口输出控制的VBUS开关管,进一步简化外围元件。HUSB382支持5V,9V,12V FPDOS和两个可编程的APDOS,HUSB382A支持5个FPDOS和两个可编程的APDOS。
HUSB382支持Chip-Link技术,支持多芯片通信。芯片内部集成过压保护,欠压保护,欠压闭锁,过电流保护,快速过电流保护,CC和DPDM引脚过电压保护和热关断保护,芯片提供QFN4*4-32L封装,适合于快充充电器和车充应用。
10mΩ电阻用于检测输出电流,进行过流保护。
板子边缘LED指示灯特写,一侧四角各一颗,两侧共八颗。
首诺信这款车充采用双板堆叠设计,前端金属点烟器插头配合弹簧结构与金属卡扣,插拔稳固,后端2C1A接口布局清晰,USB‑C1橙色胶芯彰显主力口。整机尺寸83 × 27.27 × 20.33 mm,重量28.9 g。模拟14 V输入测试显示USB‑C1口支持UFCS、PD 3.1 EPR、FCP、SCP、AFC、QC3.0等协议,多档位5 V/3 A至20 V/5 A及PPS补偿档;USB‑C2和USB‑A亦兼容FCP、SCP、AFC、QC 3+、PD 3.0等,实测对安克737充电宝输入功率可达94 W,握手PD3.1 140W快充电压档位。
充电头网解析了解到,USB‑C1接口由英集芯IP2756协议芯片控制配一颗宝砾微PL5500H同步升降压控制器、两颗砹德曼AD40N50D3VBUS开关管与四颗英诺赛科INN040FQ043A氮化镓开关管,实现高效稳压。USB‑C2/USB‑A端则由硅动力SP1259HN同步降压芯片和慧能泰HUSB382协议芯片协同,集成VBUS开关与多组FPDOS/APDOS,辅以10 mΩ检测电阻,方案简洁可靠。
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