慧能泰HUSB238A EPR 36V/48V電動(dòng)車取電方案

廣東，中國有自己的亞馬遜雨林，

近兩個(gè)月廣州50多天只有7天沒下雨,

身處深圳的我此刻才真正理解了“深漂”的含義

廣東間歇性晴天，持續(xù)性下雨，已經(jīng)兩個(gè)多月，接下來還將會(huì)持續(xù)下去。不僅如此，廣東的雨還自帶預(yù)判功能：上下班下雨，周末下雨。電動(dòng)車+雨衣成為了廣東打工人的日常穿搭。

打工人狠狠破防了：急需一輛馬力十足，充電高效、安全、穩(wěn)定的電動(dòng)車。畢竟在廣東，既當(dāng)車又當(dāng)船，充電功能得穩(wěn)定，那取電芯片性能就得靠譜，比如搭載慧能泰PD Sink HUSB238A。

圖1:HUSB238A Demo及封裝圖

芯片特性

全自主的USB Type-C和USB PD Sink控制器

支持Type-C V2.1 & USB PD3.1標(biāo)準(zhǔn)

可對FPDO請求進(jìn)行硬件配置

支持高達(dá)48V/5A的PDO

GPIO模式：支持最大28V/3.25A EPR PDO

I2C模式：支持APDO，最大48V/5A EPR PDO和 EPR AVS

自動(dòng)檢測BC1.2、 Divider 3、 QC2.0傳統(tǒng)協(xié)議

支持SOP'檢測

低功耗：IVDD< 45 μA

集成VBUS開關(guān)驅(qū)動(dòng)

支持死電池

VBUS過壓和欠壓保護(hù)

過溫保護(hù)，過溫保護(hù)門限可配置

4kV HBM ESD

3 mm x 3 mm QFN-16L 封裝形式

熟悉慧能泰產(chǎn)品的大家都知道，HUSB238A是我們的老朋友了。對PD Sink HUSB238A產(chǎn)品基本特性的詳細(xì)介紹大家可以通過點(diǎn)擊鏈接回顧之前的內(nèi)容。今天主要詳細(xì)介紹HUSB238A EPR 36V/48V（大于EPR 28V）的取電機(jī)制以及應(yīng)用電路。

在PD3.1標(biāo)準(zhǔn)推出后，快充功率上限達(dá)到了240W。這一變化使USB Type-C可以為更多的設(shè)備提供足夠的充電功率，包括一些大功率耗電設(shè)備比如兩輪電動(dòng)車的充電需求。HUSB238A EPR 48V取電方案的推出也是希望給大功率耗電設(shè)備提供一個(gè)新選擇。其需要工作在I2C模式下，主要從下面兩種應(yīng)用場景闡述：

應(yīng)用場景01

Sink系統(tǒng)端在連接Source前沒有電，也就是耗電端所有的電都來自Source，這時(shí)我們 HUSB238A寄存器使能I2C Bit位因?yàn)樾枰骺?a target="_blank">MCU操作Enable，同時(shí)因芯片未使能前無法打開GATE,所以這種應(yīng)用場景下，不可使用VBUS P MOSFET。

圖2：應(yīng)用場景一 NOP VBUS MOS參考簡化電路圖

因HUSB238A VBUS耐壓只有32V左右，故在做EPR 36V/48V應(yīng)用時(shí)需要加額外穩(wěn)壓保護(hù)電路，如上圖所示（≤ EPR 28V VBUS可直連），實(shí)現(xiàn)方式如下：

01將HUSB238A Pin8 ADDR/ORIRENT 下拉至GND,芯片配置為I2C 模式；

02用支持EPR的線連接一個(gè) 240W電源（支持48V/5A），HUSB238A未使能前，Vout 只有5V;

03MCU在5V供電后通過I2C將 Reg0x02[3] = 1b Enable（7s內(nèi)），HUSB238A與電源握手EPR 28V；

04MCU可再通過操控I2C SRC_PDO Reg0x19[7:3] = 11010b, GO_COMMAND Reg0x18[4:0] = 00001b, 請求EPR 36V；

05可再通過操控I2C SRC_PDO Reg0x19[7:3] = 11100b, GO_COMMAND Reg0x18[4:0] = 00001b, 請求EPR 48V。

應(yīng)用場景02

Sink系統(tǒng)端在連接Source前有電，也就是主控MCU有電，可以理解為帶電池應(yīng)用VDD= 3.3 V，在與Source連接前MCU就可以使能HUSB238A I2C Enable Bit 位，所以這種應(yīng)用場景下，可使用VBUS P MOSFET；

圖3：應(yīng)用場景二 With P VBUS MOS參考簡化電路圖

因HUSB238A GATE耐壓只有32V左右，故在做EPR 36V/48V應(yīng)用時(shí)需要加額外隔離保護(hù)電路，當(dāng)發(fā)生故障不至于高壓打在Float 的GATE上，如上圖所示（≤ EPR 28V GATE 不需要P1 N 兩管隔離）；因?yàn)镠USB238A沒有36V /48V OV保護(hù)，客戶也可以不用其GATE,可自行依靠MCU驅(qū)動(dòng)做保護(hù)電路。實(shí)現(xiàn)如下：

01將HUSB238A Pin8 ADDR/ORIRENT 下拉至GND,芯片配置為I2C 模式，MCU使能HUSB238AI2C Enablebit;

02用支持EPR的線連接一個(gè) 240W電源（支持48V/5A）, 其與電源握手EPR 28V；

03MCU可再通過操控I2C SRC_PDO Reg0x19[7:3] = 11010b, GO_COMMAND Reg0x18[4:0] = 00001b, 請求EPR 36V；

04可再通過操控I2C SRC_PDO Reg0x19[7:3] = 11100b, GO_COMMAND Reg0x18[4:0] = 00001b, 請求EPR 48V。

以應(yīng)用場景一NO VBUS P MOSFET為例，調(diào)壓波形如下：

圖4：支持EPR的線連接一個(gè) 240W電源（支持48V/5A）, 其與電源握手EPR 28V

圖5：MCU通過操控I2C SRC_PDO Reg0x19[7:3] = 11010b, GO_COMMAND Reg0x18[4:0] = 00001b, 請求EPR 36V

圖6：通過操控I2C SRC_PDO Reg0x19[7:3] = 11100b, GO_COMMAND Reg0x18[4:0] = 00001b, 請求EPR 48V

圖7：EPR 48V EPR 36V

圖8：EPR 36V EPR 28V

關(guān)于慧能泰半導(dǎo)體

深圳慧能泰半導(dǎo)體科技有限公司是一家專注于智慧能源控制技術(shù)的公司，主要面向智能快充和數(shù)字能源領(lǐng)域，提供高性能數(shù)?；旌闲酒a(chǎn)品。公司總部設(shè)立在深圳前海，同時(shí)在上海、浙江杭州、美國加州設(shè)有研發(fā)中心?；勰芴┑暮诵难邪l(fā)團(tuán)隊(duì)來自國內(nèi)外頂尖半導(dǎo)體公司，擁有強(qiáng)大的研發(fā)創(chuàng)新能力。公司現(xiàn)已獲多項(xiàng)授權(quán)專利，擁有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并于2020年被評為“高新技術(shù)企業(yè)”，2023年獲評國家級專精特新“小巨人”企業(yè)。

目前，慧能泰已完成了圍繞USB Type-C生態(tài)鏈的整體產(chǎn)品布局，開發(fā)并量產(chǎn)了多款產(chǎn)品：供電端的多系列PD Source協(xié)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(biāo)簽芯片）。成立以來，慧能泰連續(xù)推出多款業(yè)界領(lǐng)先的產(chǎn)品并廣受市場歡迎。公司芯片出貨量逾3.5億顆，標(biāo)桿性客戶有聯(lián)想、小米、三星、HP、貝爾金和努比亞等。同時(shí)，慧能泰也致力于提高能源利用效率、研究能源控制技術(shù)，借助自身的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢，面向ICT（通信服務(wù)器）、數(shù)據(jù)中心、光伏逆變器、儲(chǔ)能等工業(yè)應(yīng)用，研發(fā)數(shù)字電源控制芯片、高壓驅(qū)動(dòng)芯片、電源轉(zhuǎn)換芯片和模塊等產(chǎn)品。

慧能泰半導(dǎo)體肩負(fù)著“芯智慧 芯能源，共建綠色未來”的使命，立志成為業(yè)界領(lǐng)先的智慧能源控制技術(shù)供應(yīng)商。