摘要：移动设备和便携式电源的功率需求不断攀升，USB Power Delivery（PD）标准也在持续演进。2021年5月，USB-IF协会正式发布了USB PD 3.1规范，将先前PD3.0的100W上限提升至240W，同时在协议中引入了28V、36V、48V三组

前言

移动设备和便携式电源的功率需求不断攀升，USB Power Delivery（PD）标准也在持续演进。2021年5月，USB-IF协会正式发布了USB PD 3.1规范，将先前PD3.0的100W上限提升至240W，同时在协议中引入了28V、36V、48V三组固定电压档位，以及15V-28V、15V-36V、15V-48V三组可调电压档位（AVS），开启了“扩展功率范围”（EPR）时代，为高性能笔记本、游戏本、移动发电站等大功率终端设备提供了可能。

要在仅有Type-C接口的条件下实现满血240W输出，传统硅基MOSFET和封装尺寸的局限性逐渐凸显，高效拓扑、氮化镓（GaN）开关器件与高集成度控制芯片的结合成为主流方案。设计者需要在功率密度、散热管理、EMI抑制和系统可靠性之间寻求平衡，既要保证整机在合适的体积内高效运作，又要满足电气安全、过温、过流等多重保护要求。

目前，业内已有两家领先的芯片厂商相继推出了面向PD3.1 EPR 240W的参考设计，助力工程师快速验证与量产。

PD3.1满血240W参考设计

立锜科技240W方案：RT7333+RT7795+RT7220E+RT7209

泰高技术近期推出了业界首款支持PD3.1 240W快充的氮化镓解决方案，据充电头网了解，该方案采用PFC+AHB+SR电源架构，结合立锜科技的全套控制器方案和泰高技术的TG65090S、TG65180S氮化镓功率器件，实现了高效率、高功率密度和高可靠性。

立锜科技的控制器方案通过高集成度和全面的保护功能，简化了设计并提升了性能；泰高技术的氮化镓器件则通过低损耗和高频开关特性，进一步优化了效率和散热表现。

接下来充电头网将带大家详细了解一下立锜科技全套控制器方案所用到的芯片。

立锜RT7333

PFC控制器采用立锜科技RT7333，其支持最高130KHz、180KHz、240KHz和400KHz的工作频率，为不同功率转换需求提供了更多选择。同时，它支持直接驱动GaN或MOS管，进一步提高了系统效率和设计简化。

RT7333还支持三种主流的PFC输出方式，包括高电压、高低压分段和Linear Boost Follower，满足高效能应用的需求。这使其非常适合用于对能效要求较高的设备，如USB-PD充电器、PC、笔记本电脑适配器、电视和显示器等。

此外，RT7333提供了单独的引脚控制PFC的开关功能，使得设计更加灵活便捷。在能效需求更高的USB-PD，PC，NB，TV，Monitor电源中，PFC可以作为单独的应用，搭配后级的功率转换器，也可以搭配RICHTEK自家的AHB进行配套使用，外围器件的精简，方便客户设计和调试，实现高效率。

立锜RT7795

电源主控芯片采用立锜科技RT7795，这是一款专为非对称半桥（AHB）转换电源设计的PWM控制器芯片，内置625V高压启动器件，输出功率可达300W，支持5-48V输出电压，内置X电容放电，采用连续谐振工作模式，可有效地减少次级侧同步整流器的功耗损失。

RT7795支持130KHz、180KHz、240KHz和300KHz的多种工作频率，适用于多种功率转换需求。该芯片能够直接驱动GaN或MOS，并且内部集成了High-side Driver电路，使设计更加简洁。VCC电压支持宽范围10V至63V，增强了应用的灵活性。此外，RT7795还支持通过控制引脚实现PFC的开关功能，进一步提升了设计的灵活性和效率。

RT7795通过专利的抖频方式有效解决潜在的音频噪声问题，将噪声的能量和频率分散。内置多种保护机制，采用WQFN-24L封装，适用于大功率氮化镓快充电源设计。

立锜RT7220E

立锜科技RT7220E是一款用于非对称半桥（AHB）转换器的同步整流控制器，支持CRM/CSM/BM工作模式。RT7220E通过检测MOSFET的漏极电压来控制SR栅极的开关状态。此功能旨在最小化关断死区时间，并通过SR栅极脉冲传递正弦波能量，从而提升整体效率。

RT7220E支持5-48V宽输出电压范围，并内置高压低压差线性稳压器，专门用于在低输出电压时为MOSFET栅极驱动器供电。当RT7220E与非对称半桥控制器RT7795配合使用时，可以启用双脉冲功能，以优化重载/低输出电压条件下的效率。

此外，RT7220E在轻载条件下提供绿色模式操作，将工作电流降低至160μA以下。器件的推荐结温范围为-40°C至125°C，环境温度范围为-40°C至105°C。

立锜RT7209

协议芯片采用立锜科技RT7209，这是一款高集成度的可编程控制器，内部集成了反馈补偿电路和 V5（用于内部MCU的稳压电压），具备3-55V的宽输出电压范围，非常适合USB-PD和可编程电源应用。在整个电压范围内，RT7209能够实现高精度的电压和电流控制。

该芯片通过内置的CV/CC环路，并通过软件设定，确保3-55V的电压范围内环路稳定性，有效解决了传统RC环路在宽电压应用中难以保持稳定性的问题。

RT7209支持USB PD3.1 SPR和EPR 48V规格。内置MCU，能够支持标准USB PD协议、UFCS以及私有协议。该控制器专为离线式AC-DC转换器设计，旨在实现高功率密度的快速充电系统。内置的反馈补偿电路不仅减少了外部元件数量，还提升了系统的瞬态响应性能。出于安全考虑，RT7209 提供了全面的保护功能。

器件的推荐结温范围为-40°C至125°C，环境温度范围为-40°C至105°C。RT7209还具备N-MOS输出驱动功能，增强了其在功率管理中的灵活性。

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元芯半导体 240W ERP PD3.1解决方案

基于YX2865高性能双向升降压控制器与先进PD协议芯片的协同架构，该方案成功构建了符合PD3.1 ERP标准的双向 240W全协议电源平台。该方案具备2.7-65V的宽幅电压适应能力，可支持1-14节串联电池组配置，全面覆盖28V/36V/48V等新增电压规格。

该方案通过5V栅极驱动电压设计，既实现了GaN FET的高效驱动，又保持了与传统Si FET的完全兼容性。在安全防护方面，系统支持包括逐周期电流保护、任意桥臂短路保护、输出短路保护以及过温保护等，确保在复杂工况下的持续稳定运行。同时该方案的功率路径可实时热切换,实现供电路径的无缝转换，适用于高性能笔记本电脑、移动设备、电池管理系统、电动工具等领域。

充电头网总结

立锜科技与泰高技术联手打造的240 W氮化镓快充方案，以PFC + 非对称半桥 + 同步整流架构为核心，结合RT7333/RT7795/RT7220E/RT7209等高集成控制芯片和低损耗GaN功率器件，不仅实现了高达97％级的PFC效率和出色的轻载表现，还通过高频工作将整体功率密度与系统体积进一步压缩，为高功率密度应用提供了成熟可靠的参考设计。

元芯半导体则依托YX2865双向升降压控制器与先进PD协议芯片，构建了支持28 V/36 V/48 V全固定电压输出的240 W双向平台，覆盖1–14节电池组应用场景。该方案突出宽电压适应性与多重保护机制，尤其在电动工具、移动电源和笔记本快充等需双向能量流动的应用中具备极大灵活性和安全性。

来源：充电头网