一款基于诚芯微CX7801设计的100W快充电源方案解析

诚芯微科技在推出了多款20W、30W、45W、65W单口和多口氮化镓快充的全套芯片方案后，又进军百瓦大功率氮化镓快充电源方案，推出了由CX7801外驱GaN MOS搭配CX7601的100W多口快充电源解决方案。3C1A四口快充电源方案组成三路独立降压电路，实现四个接口的独立快充。凭借着体积优势，这套100W 3C1A多口氮化镓快充一经报道便获得业内人士的广泛关注。

这款100W 3C1A参考设计采用CX7801，外驱GaN MOS INNO70D140C搭配CX7601同步整流控制器、此外还基于一块协议小板的堆叠设计提高空间利用率。协议小板上的DC+协议集成降压转换器搭配MOS功率管，即可轻松实现完整的100W多口大功率快充电源设计。

诚芯微CX7801设计的100W 3C1A快充DEMO外观

配备有3C1A四个输出接口，支持单口最高100W以及100W、30W、18W等输出策略，能够满足笔记本电脑、平板以及手机同时快充需求，大大提升充电效率。

C1和C2接口均支持100W输出，支持功率盲插，其中USB-C1和C2接口均支持100W输出，满足笔记本充电需求。多个接口同时输出支持功率自动分配，做到了小体积、大能量，支持任意单C口100W输出，以及A口18W输出，且兼容了众多主流的充电协议。

PCBA模块正面一览，右上角为输入滤波电路，焊接有环形电感，保险丝、X电容、整流桥、左侧为两颗高压滤波电容，两颗固态电容和环形电感、两颗NTC、1颗电解电容和两颗Y电容，变压器位于中央位置，底部为USB母座和二次降压输出电路，充电器整体设计非常紧凑。

输出端焊接1块协议小板，对应三个USB-C接口和一个USB-A接口，小板上焊接3个降压电感，为独立降压输出，协议小板上还分布了MOS管和DC+协议集成降压芯片CX2908、CX2909。

PCBA背面采用了合理的布局设计，通过使用CX7801初级主控芯片外驱氮化镓功率器件INNO70D140C，搭配CX7601同步整流芯片，光耦、2*MOS及二极管等元件，确保了方案的高效运行。

实测PCB板长度为79mm

宽度为51mm

厚度约为23mm

四口独立快充，智能分配功率参数概况：

单口输出：

USB-C1输出: 5V/3A，9V/3A，12V/3A，15V/3A，20V/5A 100W (MaX) ;

USB-C2输出:5V/3A，9V/3A，12V/3A，15V/3A，20V/5A 100W (MaX) ;

USB-C3输出:5V/3A，9V/3A，12V/2.5A，15V/2A，20V/1.5A 30W ;

Usb-A输出:12V/1.5A 18W ;

双口输出：

USB-C1+USB-C2输出: 65W + 30W ;

USB-C1+USB-C3输出: 65W + 30W ;

USB-C1+USB-A输出: 65W + 18W ;

USB-C2+USB-C3输出: 65W + 30W ;

USB-C2+USB-A输出: 65W + 18W ;

USB-C3+USB-A输出: 15W (5V/1.5A + 5V/1.5A) ;

三口输出：

USB-C1+USB-C2 + USB-C3输出: 45W + 30W + 18W ;

USB-C1+USB-C2 + USB-A输出: 45W + 30W + 18W ;

USB-C1+(USB-C3 + USB-A) 输出: 80W + 15W (5V/1.5A + 5V/1.5A) ;

USB-C2+(USB-C3 + USB-A) 输出: 80W + 15W (5V/1.5A + 5V/1.5A) ;

四口输出：

USB-C1 + USB-C2 + USB-C3 + USB-A输出: 45W + 30W +15W (5V/1.5A + 5V/1.5A)

总输出功率: 100W（Max） ;

使用ChargerLAB POWER-Z KM003C测得USB-C1口支持UFCS、QC3+/5、FCP、SCP、AFC、PD3.2、AVS、PPS、DCP、Apple 2.4A充电协议。

PDO报文显示USB-C1口具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五组固定电压档位，以及9-20V3A,5A一组AVS和5-20V5A一组PPS电压档位。

测得USB-C2口支持QC3、QC4+、FCP、SCP、AFC、PD3.0、MTK-PE+2.0、PPS、DCP、Apple 2.4A充电协议。

PDO报文显示USB-C1口具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五组固定电压档位，以及5-20V5A一组PPS电压档位。

测得USB-C3口支持QC3、QC4+、FCP、SCP、AFC、PD3.0、MTK-PE+2.0、PPS、DCP、Apple 2.4A充电协议。

PDO报文显示USB-C3口具备5V3A、9V3A、12V2.5A、15V2A、20V1.5A五组固定电压档位，以及5-11V3A一组PPS电压档位。

测得USB-A口支持QC3.0、FCP、SCP、AFC、DCP、Apple 2.4A充电协议。

初级主控芯片采用CX7801，CX7801是一款准谐振反激电源控制芯片应用于功率在100W以内的方案。CX7801在空载或者轻载或重载时，芯片自动切换工作模式及频率由芯片内部调整。CX7801芯片轻载时工作在绿色模式，以此来减小轻载时的损耗，提高整机的工作效率。CX7801启动和工作时只需要很小的电流，可以在启动电路中使用一个很大的电阻，以此来进一步减小待机时的功耗。芯片内置有斜坡补偿电路，当电路工作于大占空比时，避免次谐波振荡的发生，改善系统的稳定性。内置有前沿消隐时（ Leading-edge blanking time )，消除缓冲网络中的二极管反向恢复电流对电路的影响。采用了抖频技术，能够有效改善系统的 EMI 性能。系统的跳频频率设置在音频(22KHz)以上，在工作时可以避免系统产生噪音。

CX7801内置多种保护，包括逐周期限流保护（VCS_LIM），VDD过压保护（OVP），VDD过压箝位，欠压保护（UVLO）,过温保护（OTP）,输入输出过欠压保护,外部NTC等，通过内部的软驱动结构更好的改善系统的EMI特性。

同步整流控制器采用CX7601，这是一颗高性能同步整流控制器，支持CCM/QR/DCM工作模式，支持150kHz开关频率。CX7601内置带电压钳位的图腾柱驱动器，可直接驱动外置同步整流管，输出峰值电流1A，可确保快速开通和关闭外置同步整流管。芯片采用SOT23-6封装，外围元件极简。

诚芯微科技此次推出的100W 3C1A快充参考设计，采用CX7801作为初级主控芯片，搭配外驱GaN功率器件与CX7601同步整流控制器，构成了高效可靠的多口100W大功率电路架构。输出部分通过三路独立的降压电路实现多口快充，分别采用CX2909、CX2908等高度集成的DC+协议降压芯片配合MOS管，仅需单芯片即可完成协议识别与电压转换，从而大幅简化了以往“协议芯片+DC-DC”的复杂设计。这一方案不仅显著降低了开发难度，也有助于减少物料数量、优化生产成本，为大功率多口快充产品提供了极具市场竞争力的解决方案。