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

前言

当前最新一代的USB PD 3.1已将输出功率提高至240W，使用5A的充电线缆时最大输出电压可达48V，这导致常见的商用电源架构中的反激式转换器面临组件耐压过高的问题。同时，串联谐振转换器应用于USB PD时，需要一级降压电路对宽电压输出进行调变，增加了成本。

相较之下，非对称半桥反激具有零电压切换、高效率和高功率密度等特性，能够应用于宽电压输出，满足USB PD 3.1的需求。

通嘉之前已推出过一款PD3.1 240W快充方案，基于大功率AHB控制器芯片 LD5780 开发。这次通嘉再次带来了一款PD3.1 240W快充方案，这款全新的方案基于 LD7710 这款AHB控制器芯片开发，两者定位不同，LD5780 内置 700V 启动电路，更适合需更高耐压的场景；而LD7710 集成半桥驱动，更适合追求极简外围的设计。

这次通嘉基于 LD7710 开发的 PD3.1 240W快充方案，同样采用通嘉全套AHB+PFC控制方案设计，搭配通嘉PFC芯片LD7593DA、同步整流芯片LD8529U及PD协议芯片LD6618，典型参考板在 48V/5A 条件下实测系统峰值效率可达 94.8%，可实现功能完整及具高能效PD3.1 240W应用方案。接下来充电头网将带来这款方案的详细解析。

通嘉PD3.1 240W快充方案外观

通嘉PD3.1 240W快充方案为长方形布局，符合适配器造型设计，便于加装散热片和组装外壳，在PCB板的四角带有螺丝孔位方便固定，输出端采用USB-C接口。

PCBA模块正面一览，左侧为交流输入端，设有延时保险丝、共模电感、安规X2电容、PFC升压电感，设有散热片为整流桥散热，散热片粘贴绝缘胶带。右侧为电源输出端，设有高压滤波电容、变压器等元器件。

PCBA模块背面一览，设有AHB控制器、PFC控制器、整流二极管、同步整流控制器、同步整流管、光耦等元器件。

实测该方案长度为147mm。

宽度为67.55mm。

厚度为24.69mm。

另外测得方案加上数据线的总重量为254.8g。

通嘉PD3.1 240W快充方案方案解析

输入端延时保险丝特写，规格为5A 250V。

安规X2电容特写，规格为0.68μF。

旁边的共模电感特写，用于滤波EMI干扰。

另一颗共模电感特写，两级设计更好滤除EMI干扰。

整流桥使用螺丝固定在散热片上，丝印PJ 3306。

旁边的滤波电感特写。

三颗蓝色滤波电容特写，料号相同，丝印均为FPS2W105 L131。

通嘉科技新推出的 LD7710 数字控制芯片，专为 USB PD 3.1 扩展功率范围 (EPR) 240 W（48 V/5 A）快充应用设计，采用AHB Flyback架构，集成临界导通模式 (CRM) 与专利分组 PWM (GPWM) 控制，实现全负载范围的零电压切换 (ZVS)，有效降低开关损耗并提升系统效率；该芯片内置前级 PFC 接口、输出过流保护与升压 Boost 电路，兼顾5–48 V宽电压输出的兼容性与轻载高效运行，可有效优化 240 W 快充器的性能与可靠性。

LD7710 详细资料。

旁边的PFC控制器同样来自通嘉，型号LD7593DA，这是一款工作在转换模式的电压模式 PFC 控制器，具有多种集成保护功能，例如 OVP、OCP 和内部 OTP。该芯片采用SOP-8封装，具有用于功率因数校正的转换模式。通过零电流开关实现高效率和低开关噪声。感应交流输入电压以补偿高和低交流输入电压之间的 OCP和PF值。

LD7593DA详细资料。

PFC升压开关管来自英诺赛科，型号为INN700D140C，这是一颗耐压700V的增强型氮化镓单管，器件在原有650V耐压基础上升级至700V，瞬态耐压为800V。器件导阻为106mΩ，支持更高功率应用。

INN700D140C支持超高开关频率，无反向恢复电荷，具有极低的栅极电荷和输出电荷，符合JEDEC标准的工业应用要求，内置ESD保护，符合RoHS、无铅、欧盟REACH法规，适用于AC-DC转换，DC-DC转换等高能效高密度应用。采用DFN8*8封装。

PFC升压电感特写。

快恢复二极管特写，来自VISHAY威世，型号8EWF06S，采用TO-252-3封装。

丝印S3M的二极管用于PFC旁路。

高压滤波电容特写，来自Rubycon红宝石，规格为450V180μF。

滤波电容规格为22μF50V。

另两颗滤波电容规格为100μF50V。

AHB开关管同样来自英诺赛科，型号INN700D140C，这是一颗耐压700V的增强型氮化镓单管，器件在原有650V耐压基础上升级至700V，瞬态耐压为800V。器件导阻为106mΩ，支持更高功率应用。

另一颗氮化镓开关管来自Renesas瑞萨，型号TP65H070G4LSGBA，导阻70mΩ，采用PQFN8x8封装。

贴片Y电容特写，来自特锐祥。

两颗谐振电容特写

变压器特写。

亿光EL1018光耦特写，用于输出电压反馈。

同步整流芯片来自通嘉，型号LD8529U，这是一款次级侧同步整流驱动芯片，适用于不对称半桥、零电压开关反激等拓扑的高低侧同步整流，支持 CCM、DCM 及 QR 模式，具备准谐振自动识别机制以避免误操作，可自供电，适配输出电压 3V 至 48V 的 PD 应用，VCC 最大额定 14V，关断总延迟 30ns，采用 SOT-26 封装且符合 RoHS 标准。

LD8529U详细资料。

同步整流管来自英飞凌，型号BSC074N15NS5，NMOS，耐压150V，导阻7.4mΩ，采用TSON-8-3封装。

输出滤波电容规格为330μF63V。

协议芯片来自通嘉，型号LD6618，这是一款高度集成的 USB PD 控制器芯片，全面支持 USB PD 3.1 SPR与EPR规范，覆盖28V/36V/48V宽电压输出范围。芯片内置8位MCU，配备32KB OTP与640字节SRAM，可灵活处理PD协议与设备管理，并自带双相标记编码（BMC）物理层接口，既支持标准的USB PD 3.1 SPR/EPR，又支持自定义私有协议。

在实现高达60V宽电压范围内稳定运行的同时，LD6618优化了差分信号通信技术，有效抑制了在大功率传输过程中产生的电源噪声，为电源适配器、壁充、车载充电器等应用场景提供了更可靠、更纯净的输出性能。

LD6618采用QFN-16，QFN-20封装，适用于USB Type-C 充电器、笔记本电源适配器、车充、电池充电管理以及服务器与通信电源等领域。

VBUS开关管来自英飞凌，型号BSC026N08NS5，NMOS，耐压80V，导阻2.6mΩ，采用PG-TDSON-8封装。

充电头网总结

充电头网解析了解到，该方案采用不对称半桥反激拓扑，采用AHB反激控制器芯片LD7710作为主控芯片，搭配LD7593DA PFC芯片和LD8529U同步整流以及LD6618协议芯片，结合英诺赛科以及瑞萨的GaN功率器件与高频磁性元件设计，构建出这款支持PD3.1协议的240W高效电源系统。

该方案支持PD3.1协议下5V至48V宽范围输出电压，支持最高5A输出电流，满足240W功率需求。据相关测试数据显示，该方案全负载效率在典型输入条件下可达94.8%，并符合CoC Tier 2能效标准，空载功耗在230V条件下低于75mW，在动态负载情况下，输出电压波动也非常小，能效表现突出。