滿血 240W！通嘉科技 AHB Flyback 架構 PD3.1 快充方案深度解析

前言

當前最新一代的USB PD 3.1已將輸出功率提高至240W，使用5A的充電線纜時最大輸出電壓可達48V，這導致常見的商用電源架構中的反激式轉換器面臨組件耐壓過高的問題。同時，串聯諧振轉換器應用于USB PD時，需要一級降壓電路對寬電壓輸出進行調變，增加了成本。

相較之下，非對稱半橋反激具有零電壓切換、高效率和高功率密度等特性，能夠應用于寬電壓輸出，滿足USB PD 3.1的需求。

通嘉之前已推出過一款PD3.1 240W快充方案，基于大功率AHB控制器芯片 LD5780 開發。這次通嘉再次帶來了一款PD3.1 240W快充方案，這款全新的方案基于 LD7710 這款AHB控制器芯片開發，兩者定位不同，LD5780 內置 700V 啟動電路，更適合需更高耐壓的場景；而LD7710 集成半橋驅動，更適合追求極簡外圍的設計。

這次通嘉基于 LD7710 開發的 PD3.1 240W快充方案，同樣采用通嘉全套AHB+PFC控制方案設計，搭配通嘉PFC芯片LD7593DA、同步整流芯片LD8529U及PD協議芯片LD6618，典型參考板在 48V/5A 條件下實測系統峰值效率可達 94.8%，可實現功能完整及具高能效PD3.1 240W應用方案。接下來充電頭網將帶來這款方案的詳細解析。

通嘉PD3.1 240W快充方案外觀

通嘉PD3.1 240W快充方案為長方形布局，符合適配器造型設計，便于加裝散熱片和組裝外殼，在PCB板的四角帶有螺絲孔位方便固定，輸出端采用USB-C接口。

PCBA模塊正面一覽，左側為交流輸入端，設有延時保險絲、共模電感、安規X2電容、PFC升壓電感，設有散熱片為整流橋散熱，散熱片粘貼絕緣膠帶。右側為電源輸出端，設有高壓濾波電容、變壓器等元器件。

PCBA模塊背面一覽，設有AHB控制器、PFC控制器、整流二極管、同步整流控制器、同步整流管、光耦等元器件。

實測該方案長度為147mm。

寬度為67.55mm。

厚度為24.69mm。

另外測得方案加上數據線的總重量為254.8g。

通嘉PD3.1 240W快充方案方案解析

輸入端延時保險絲特寫，規格為5A 250V。

安規X2電容特寫，規格為0.68μF。

旁邊的共模電感特寫，用于濾波EMI干擾。

另一顆共模電感特寫，兩級設計更好濾除EMI干擾。

整流橋使用螺絲固定在散熱片上，絲印PJ 3306。

旁邊的濾波電感特寫。

三顆藍色濾波電容特寫，料號相同，絲印均為FPS2W105 L131。

通嘉科技新推出的 LD7710 數字控制芯片，專為 USB PD 3.1 擴展功率范圍 (EPR) 240 W（48 V/5 A）快充應用設計，采用AHB Flyback架構，集成臨界導通模式 (CRM) 與專利分組 PWM (GPWM) 控制，實現全負載范圍的零電壓切換 (ZVS)，有效降低開關損耗并提升系統效率；該芯片內置前級 PFC 接口、輸出過流保護與升壓 Boost 電路，兼顧5–48 V寬電壓輸出的兼容性與輕載高效運行，可有效優化 240 W 快充器的性能與可靠性。

LD7710 詳細資料。

旁邊的PFC控制器同樣來自通嘉，型號LD7593DA，這是一款工作在轉換模式的電壓模式 PFC 控制器，具有多種集成保護功能，例如 OVP、OCP 和內部 OTP。該芯片采用SOP-8封裝，具有用于功率因數校正的轉換模式。通過零電流開關實現高效率和低開關噪聲。感應交流輸入電壓以補償高和低交流輸入電壓之間的 OCP和PF值。

LD7593DA詳細資料。

PFC升壓開關管來自英諾賽科，型號為INN700D140C，這是一顆耐壓700V的增強型氮化鎵單管，器件在原有650V耐壓基礎上升級至700V，瞬態耐壓為800V。器件導阻為106mΩ，支持更高功率應用。

INN700D140C支持超高開關頻率，無反向恢復電荷，具有極低的柵極電荷和輸出電荷，符合JEDEC標準的工業應用要求，內置ESD保護，符合RoHS、無鉛、歐盟REACH法規，適用于AC-DC轉換，DC-DC轉換等高能效高密度應用。采用DFN8*8封裝。

PFC升壓電感特寫。

快恢復二極管特寫，來自VISHAY威世，型號8EWF06S，采用TO-252-3封裝。

絲印S3M的二極管用于PFC旁路。

高壓濾波電容特寫，來自Rubycon紅寶石，規格為450V180μF。

濾波電容規格為22μF50V。

另兩顆濾波電容規格為100μF50V。

AHB開關管同樣來自英諾賽科，型號INN700D140C，這是一顆耐壓700V的增強型氮化鎵單管，器件在原有650V耐壓基礎上升級至700V，瞬態耐壓為800V。器件導阻為106mΩ，支持更高功率應用。

另一顆氮化鎵開關管來自Renesas瑞薩，型號TP65H070G4LSGBA，導阻70mΩ，采用PQFN8x8封裝。

貼片Y電容特寫，來自特銳祥。

兩顆諧振電容特寫

變壓器特寫。

億光EL1018光耦特寫，用于輸出電壓反饋。

同步整流芯片來自通嘉，型號LD8529U，這是一款次級側同步整流驅動芯片，適用于不對稱半橋、零電壓開關反激等拓撲的高低側同步整流，支持 CCM、DCM 及 QR 模式，具備準諧振自動識別機制以避免誤操作，可自供電，適配輸出電壓 3V 至 48V 的 PD 應用，VCC 最大額定 14V，關斷總延遲 30ns，采用 SOT-26 封裝且符合 RoHS 標準。

LD8529U詳細資料。

同步整流管來自英飛凌，型號BSC074N15NS5，NMOS，耐壓150V，導阻7.4mΩ，采用TSON-8-3封裝。

輸出濾波電容規格為330μF63V。

協議芯片來自通嘉，型號LD6618，這是一款高度集成的 USB PD 控制器芯片，全面支持 USB PD 3.1 SPR與EPR規范，覆蓋28V/36V/48V寬電壓輸出范圍。芯片內置8位MCU，配備32KB OTP與640字節SRAM，可靈活處理PD協議與設備管理，并自帶雙相標記編碼（BMC）物理層接口，既支持標準的USB PD 3.1 SPR/EPR，又支持自定義私有協議。

在實現高達60V寬電壓范圍內穩定運行的同時，LD6618優化了差分信號通信技術，有效抑制了在大功率傳輸過程中產生的電源噪聲，為電源適配器、壁充、車載充電器等應用場景提供了更可靠、更純凈的輸出性能。

LD6618采用QFN-16，QFN-20封裝，適用于USB Type-C 充電器、筆記本電源適配器、車充、電池充電管理以及服務器與通信電源等領域。

VBUS開關管來自英飛凌，型號BSC026N08NS5，NMOS，耐壓80V，導阻2.6mΩ，采用PG-TDSON-8封裝。

充電頭網總結

充電頭網解析了解到，該方案采用不對稱半橋反激拓撲，采用AHB反激控制器芯片LD7710作為主控芯片，搭配LD7593DA PFC芯片和LD8529U同步整流以及LD6618協議芯片，結合英諾賽科以及瑞薩的GaN功率器件與高頻磁性元件設計，構建出這款支持PD3.1協議的240W高效電源系統。

該方案支持PD3.1協議下5V至48V寬范圍輸出電壓，支持最高5A輸出電流，滿足240W功率需求。據相關測試數據顯示，該方案全負載效率在典型輸入條件下可達94.8%，并符合CoC Tier 2能效標準，空載功耗在230V條件下低于75mW，在動態負載情況下，輸出電壓波動也非常小，能效表現突出。