USB PD3.1带动PD快充技术重大革新！苹果140W氮化镓充电器带火的市场，最新进展到哪里了？

（电子发烧网报道 文/章鹰）近期，在苹果推出新款 MacBook Pro 时，该公司还推出了一款全新的140W USB-C 充电器，该充电器随附在 16 英寸机型的包装盒中。Apple的140W充电器是该公司第一个使用氮化镓 (GaN) 制造的充电器。

图：苹果140W氮化镓充电器，电子发烧友拍摄

海外媒体拆解显示，苹果这款充电器使用 USB-C PD 3.1 标准，可提供高达240W的功率。这也是苹果首款采用GaN的电源适配器。这个充电器单独售价 99 美元（不包括 USB-C-to-MagSafe 电缆，额外收费49美元）。Macbook Pro 2021机身上设置了三个全功能雷电4接口，物理形态为USB-C，三个接口均支持40Gbps数据传输、6K@60Hz视频传输。

USB-C PD 3.1标准有哪些更新？

继USBPD3.0之后，2021年5月USB-IF在Power delivery加入新的规格，并且发表PD3.1规范。新的规范中加入EPR功能，扩展PD3.0供电瓦数100W的限制，增加到240W（48V 5A），最大支持48V的电压输出，并且在文件中对其供电要求与行为进行定义。

图：PD快充应用领域不断扩展。电子发烧友拍摄

USB PD 3.1快充规范将功率分为标准功率范围（SFR）和扩展功率范围（EPR）。市场上主流的USB PD 3.0 PPS快充标准不变，最大充电功率100W，而新增加28V、36V、48V三个电压属于拓展功率范围，三个电压对应的最大输出电流均为5A，输出功率最大可以达到240W。

USB PD3.1快充标准还在拓展功率范围增加三组可调整电压档位，简称AVS，分别为AVS APDO 15V~28V5A、15V~36V5A、15V~48V5A。AVS最小调压步进是0.1V，并且继续沿用基于PDP的恒功率限制模式。

USB PD 3.1通过扩展电压至48V，电流5A不变，可提供最大240W的充电功率，这几乎覆盖了所有高性能独显游戏本、移动工作站以及部分台式机供电，USB PD3.1快充标准除了能够满足除了手机、平板、轻薄型笔电等产品之外，还能应用在电动工具、安防领域 POE 供电、两轮电动车、IOT 物联网设备等领域，市场容量大大增加。

以游戏本、显示器这类设备，大部分充电电压都在20V以下，在应用USB PD3.1快充标准时，只需要在电脑输入端增加一个降压电路即可满足100W以上大功率充电的要求。另外，对于电动工具、电动自行车、工业电源这类多串锂离子电池设备或者需要高电压供电的设备来说，由于多串电池组的高电压特性，可以直接通过USB PD3.1的拓展功率范围的电压与之适配。

Power Integrations产品营销总监Chris Lee对媒体表示，USB PD 3.1 快充标准的发布，直接受益的市场包括了电动工具， 电动自行车，无线充电以及其他5-10节锂电池的应用场合。在USB PD 3.0 100W的限制下，大功率的充电器无法受惠。现在功率提升至240W，这意味着现行桌上型或者大体积的大功率充电器可以直接由便携性的适配器来取代，这是一个崭新的机会，有助于激励市场进行设计优化或是更新。

市场上推出的多款集成PD3.0和PD3.1方案

深圳宝砾微电子有限公司市场总监肖祥富对记者表示：目前，我们看到研发工程师在设计PD快充方案，遇到三个棘手的问题。一、现在的PD方案结构比较复杂，外围器件比较多，所以快充的体积尺寸没有办法做到更小；二、协议兼容性。客户终端多样性，一般都有很多种的快充协议，现在市场主流的PD协议，无法满足所有的需求，PD快充方案的兼容性比较头痛；三、温升和EMI。在整个快充方案设计中，温升和EMI占用设计的大量时间。

图：PL6200方案。电子发烧友拍摄

为了解决以上问题，宝砾微推出了超高集成度Soc方案PL6200。这颗产品可以同时支持1C+2A+MicroB+Lighting多USB口，可以同时兼容PD2.0、PD3.0、QC2.0、QC3.0、AFC、FCP、SCP等快充协议。支持1-6串电池充电管理，采用COT控制架构，自带抖频功能，有利于EMI性能。

“在DC－DC内部集成了PD3.0方案，我们只做一部分，数字传送通过外面的MCU完成，这时候只需要一颗带有IFC功能的简单MCU就可以实现整体PD功能。” 肖祥富分析说，“这是今年推出了PD Soc快充方案，可以支持最多支持5个USB口的快充协议。”

图：PL6200芯片-双向Type-C PD方案 电子发烧友拍摄

之前，宝砾微电子推出的PL5500芯片只支持锂电池充电，现在碰到的储能电源或其他电源用到磷酸铁锂，我们没有办法去做充电管理，必须要配合外面的其他的器件来完成。但是PL6200方案的出现改变了这种情况，PL6200方案可以配合3V到4.5V的电池管理，外部设置支持多少的电子电压，可以随意配置。采用升降压结构，这种模式抗干扰能力强，满足大功率应用，最高做到200W。

肖祥富展示了PL6200芯片和集成方案的三种典型应用。这款产品的成功案例包括：一、3串电池PD65W移动电源；二、宝砾微做了2A+C的共享充电宝应用方案，2串电池PD45W共享充电宝，支持PD3.0，QC3.0，AFC等快充协议，可以满足EMI及PPS认证要求；三、宝砾微集成PL6200芯片设计的双向TYPE－CPD方案还展示了筋膜枪应用和储能电源应用。以储能电源方案为例，这是一个28V、5A和140W的方案，储能电源多了几个MOSFET管，因为功率大，考虑散热和电流问题，多放置几个MOSFET管，就可以实现更高功率。目前客户对这个方案反馈非常好。

威锋电子大中华区技术支持部资深技术工程经理张辉分享公司在USB PD3.1领域的最新信息。USB-IF协会更新了EPR标准，支持48V最高电压，充电功率最大到240W。威锋电子推出了VL153 E-marker芯片，支持PD3.1标准，支持USB4，支持Thunder Cable VDO，其电力传输能力为20V5A 100W，数据传输能力为USB4 Gen3（40Gbps）。

据悉，威锋电子在9月中旬还推出全球第一颗USB4终端装置控制芯片VL830，自此多个数据和显示协议可以共享一条高速链接通道，且支持最高到40Gbps的传输速率。在 Thunderbolt 4 或 USB4 架构之下，VL830 可同时提供 USB 及 DisplayPort 传输的全效能运行，且后兼容 USB Type-C 架构的 DP 替代模式 (DisplayPort Alternate Mode) 装置，包括支持该模式的笔记本电脑、平板或智能型手机。


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