CXUS7757KNL USB Type-C PD 控制器
PD3.0 PPS | 内置 MCU | 分流稳压器 | SOP-10

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年9月 | 型号：CXUS7757KNL | 封装：SOP-10

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXUS7757KNL 是一款高度集成的 USB Type-C Power Delivery（PD）控制器，主要应用于离线 AC-DC 电源转换器的次级侧。通过高集成度的控制稳压器和内置 N-MOSFET 驱动器，可轻松实现更紧凑的设计。芯片内置 MCU 和双相标记编码（BMC）发送器，用于处理 PD 协议；同时集成数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC），实现各种应用中的高精度控制。CXUS7757KNL 支持 USB PD3.0 和 PPS，工作电压范围 3.3V 至 21V，采用 SOP-10 封装，是智能手机、平板电脑、笔记本电脑等充电器/适配器的理想 USB Type-C PD 控制器方案。

1. 产品概述与市场定位

随着 USB Type-C 接口在消费电子设备中的普及，充电器和适配器需要支持更高的功率等级和更智能的电压/电流调节能力。CXUS7757KNL 作为一款 高度集成的 USB PD 控制器，其核心优势在于 高集成度 和 灵活的协议支持。芯片内置的 MCU 和 BMC 发送器可完整处理 USB PD3.0 通信，包括 PPS（可编程电源）协议，满足智能手机、平板电脑、笔记本等设备的快充需求。其内置的 分流稳压器 和 CV/CC 控制环路 可直接驱动光耦，实现隔离式 AC-DC 转换器的反馈控制，大大简化了次级侧设计。

CXUS7757KNL 支持 线性线缆补偿，通过跨导放大器实现精确的线缆压降补偿，提高充电精度。芯片还具备 VDD 和 USBP 快速放电 功能，满足 PD 规范对电压切换时间的要求。在安全方面，CXUS7757KNL 提供 VDD 自适应过压保护（OVP）、VDD 自适应欠压保护（UVP）、USBP 欠压保护、CC1/CC2 过压保护、过流保护（OCP）和过温保护（OTP），确保系统安全可靠。芯片采用 SOP-10 封装，是小尺寸、高可靠性 Source 应用 USB Type-C PD 控制的理想选择。

2. 主要特点与技术亮点

• 协议支持：完整支持 USB PD3.0 和 PPS，可与各种 Sink 设备协商电压和电流。
• 内置 MCU：集成 16kB OTP-ROM，支持固件编程，灵活实现各种协议和功能。
• 内置 BMC 发送器：集成 USB PD 物理层，无需外部元件即可完成 BMC 编码。
• 宽工作范围：VDD 工作范围 3.3V 至 21V，适应各种输出电压应用。
• 内置分流稳压器：集成 CV/CC 控制环路，可直接驱动光耦，简化隔离式 AC-DC 设计。
• 内置 N-MOSFET 驱动器：提供栅极驱动信号，控制外部阻断 N-MOSFET，实现输出路径通断管理。
• VDD 和 USBP 快速放电：内置快速放电路径，满足 PD 规范对电压切换时间的要求。
• 内置 VCONN 电源和开关：提供 5V/20mA 的 VCONN 电源，用于有源电缆供电。
• 线性线缆补偿：通过跨导放大器实现线性线缆压降补偿，提高充电精度。
• 省电模式：待机模式下功耗极低，提升系统效率。
• 完备保护：VDD 自适应过压保护（OVP）、VDD 自适应欠压保护（UVP）、USBP 欠压保护、CC1/CC2 过压保护、过流保护（OCP）、过温保护（OTP）。

3. 典型应用电路

CXUS7757KNL 的典型应用电路包括：VDD 供电（3.3V~21V），CC1/CC2 连接 Type-C 连接器，OPTO 驱动光耦，VFB 和 IFB 连接 CV/CC 反馈网络，CSP 连接电流检测电阻，USBP 驱动外部阻断 N-MOSFET。芯片通过 CC1/CC2 与 Sink 设备进行 PD 协议通信，协商输出电压和电流。启动时，VREF_CV 设为待机参考电压 VREF_CV_ST，VDD 调节至 5V；检测到 Type-C 连接后，Sink 端发送功率请求，MCU 调整 VREF_CV，将 VDD 调节至相应电压；连接断开后，MCU 进入省电模式，VDD 回到 5V。

图1. 典型应用电路（CXUS7757KNL Source 应用）

4. 引脚封装图

图2. CXUS7757KNL 引脚封装图（SOP-10 顶部视图）

5. 极限参数与电气特性（设计参考）

符号	参数	最小值	最大值	单位
VDD, OPTO to GND	高压引脚	-0.3	28	V
USBP to GND	阻断 MOSFET 控制	-0.3	32	V
VFB, IFB, CC1, CC2, CSP	反馈与检测引脚	-0.3	6.5	V
PD @ TA=25°C	功耗 (SOP-10)	—	0.51	W
θJA	结到环境热阻	—	194.2	°C/W
TJ	结温	—	150	°C
TSTG	存储温度	-65	150	°C
ESD (HBM)	人体模型	—	2	kV

参数	最小值	最大值	单位
VDD 供电电压	3.3	21	V
环境温度范围	-40	105	°C
结温范围	-40	125	°C

参数	条件	典型值	单位
VDD 开启阈值	—	3.05	V
VDD 关断阈值	—	2.85	V
VDD 正常电流	VDD=5V	13.8	mA
VDD 空闲电流	VDD=5V	1.3	mA
VDD 绿色模式电流	VDD=5V	460	μA
VDD 最大过压保护阈值	—	24	V
VFB 分压电阻	—	420	kΩ
VFB 缩放系数	—	10	—
VREF_CV 范围	DAC 输出	0.152~2.2	V
VREF_CC 范围	DAC 输出	0~1.5	V
CS 增益	寄存器可选	20 / 30	V/V
VCONN 输出	—	5V/20mA	—

6. 工作原理与设计指导

6.1 恒压（CV）与恒流（CC）控制环路

CXUS7757KNL 集成一个分流稳压器，用于 CV 和 CC 调节。CV 和 CC 调节器的输出并联连接到 OPTO 引脚作为模拟输出。每个反馈环路的工作方式类似于基于 TL431 的稳压器，但 OPTO 的工作范围更宽（0.3V 至 25V），可改善更宽输出范围的电源转换器设计。如果 VDD 电压仍低于开启阈值 VDD_ON，OPTO 将保持高阻态，确保软启动时序。参考电压 VREF_CV 和 VREF_CC 来自嵌入式 DAC 的模拟输出，分别为 CV 和 CC 调节提供 10mV 和 10mA 的分辨率。

6.2 电流检测放大器

功率地总线中的电流可通过外部电流检测电阻 Rcs 进行检测。为了最小化 Rcs 的功率损耗和噪声，芯片集成了一个具有输出增益 Kcs 和输出失调 Vcs_OFFSET 的差分放大器。检测电流 Ics 由以下公式确定：Ics = (VIFB - VCS_OFFSET) / (Rcs × Kcs)。

6.3 CC1/CC2 接口

CC1/CC2 引脚用于处理 USB Type-C 合规和 PD 协议。当 CXUS7757KNL 配置为 Source 设备时，CC1 和 CC2 分别提供 80μA、180μA、330μA 的可选电流能力，向 Sink 设备指示 USB Type-C 默认电流、1.5A 和 3.0A。

6.4 线性线缆补偿

芯片集成一个跨导放大器用于线性线缆补偿。补偿电压 VCABLE_COMP = Ics × RCABLE_COMP。此外，还保留了一个通过 ADC 测量的可编程方案作为专有功能。

6.5 功率序列

启动时，VREF_CV 设为待机参考电压 VREF_CV_ST，VDD 调节至 5V。一旦 Type-C 电缆连接，Sink 端口将功率请求发送回嵌入式 MCU，改变 VREF_CV 并将 VDD 调节至相应电压。相反，一旦 Type-C 电缆断开，嵌入式 MCU 将进入省电模式并回到 5V。

6.6 上升和下降调节

当 PD 协议建立后，VREF_CV 可由 Sink 端口请求设置。VDD 的上升和下降时间必须满足 PD 合规要求，定义为 275ms。上升期间 VREF_CV 的斜率 SRISE 应满足：SRISE ≥ (VDD_MAX - VDD_MIN) / (275ms - 25ms)。下降期间，恒定放电电流 IDIS_VDD 使能，其能力必须考虑系统输出电容 COUT：IDIS_VDD ≥ COUT × (VDD_MAX - VDD_MIN) / (275ms - 25ms)。

6.7 保护功能与可编程关断流程

CXUS7757KNL 可针对任何异常情况实现多种行为：

• 自动恢复：一旦嵌入式 MCU 收到保护算法的故障标志，阻断 N-MOSFET 立即关断，同时 VDD 通过拉低 VOPTO 被强制降至 VDD_OFF。VDD 关断后，VOPTO 释放，VDD 重新上电。
• 输出锁存：MCU 收到故障标志后，阻断 N-MOSFET 立即关断，VDD 回到 5V。要恢复系统，必须移除并重新连接输出电缆。
• 电源锁存：MCU 收到故障标志后，阻断 N-MOSFET 立即关断，VDD 回到 5V。之后 VOPTO 被拉高，触发一次侧 PWM 控制器保护（锁存行为）。要恢复系统，必须移除并重新连接 AC 电缆。

6.8 过压/欠压保护（OVP/UVP）

当 VDD 发生过压或欠压情况时（如光耦老化导致反馈环路故障），CXUS7757KNL 提供快速中断方案，立即关断阻断 N-MOSFET。当 VDD 高于过压保护阈值 VVDD_OVP 超过去抖时间 tVDD_OVP，或低于欠压保护阈值 VVDD_UVP 超过去抖时间 tVDD_UVP 时，阻断 N-MOSFET 将立即关断。同时，故障标志将发送给嵌入式 MCU。

6.9 CC1/CC2 过压保护（IO OVP）

为防止 CC1/CC2 因 USB Type-C 插座异常接触 VBUS 而损坏，设计了快速中断方案。当 VDD 高于 CC1/CC2 过压保护阈值 VDD_IOOVP，且 CC1/CC2 相关电压 Vcc 高于 CC1/CC2 过压保护阈值 Vcc_OVP 超过去抖时间 tcc_OVP 时，阻断 N-MOSFET 立即关断，同时故障标志发送给 MCU。

6.10 过流保护（OCP）

CXUS7757KNL 通过 ADC 测量提供可编程过流保护方案。当 Ics 高于编程阈值 Iocp_ADC 超过去抖时间 tocp_ADC 时，将触发可编程关断流程。

6.11 过温保护（OTP）

通过 ADC 测量实现可编程过温保护。CC1/CC2 可定义为通用 I/O，内部拉电流源 ISRC_CC 设为 80μA。通过连接在 CC1/CC2 与 GND 之间的 NTC/PTC，可监测特定区域的温度。当 CC1/CC2 相关电压 Vcc 低于过温阈值 VOTP_ADC 超过去抖时间 toTP_ADC 时，将触发可编程关断流程。

7. 基于 CXUS7757KNL 的 65W 氮化镓充电器设计实例

设计目标：一款 65W USB PD 氮化镓充电器，支持 5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/3.25A 输出，满足 PD3.0 PPS 规范。

• 系统配置：一次侧采用氮化镓功率器件和 PWM 控制器，二次侧采用 CXUS7757KNL（SOP-10）。VDD 由辅助绕组供电，OPTO 驱动光耦反馈至一次侧，VFB 和 IFB 连接 CV/CC 反馈网络，CSP 连接电流检测电阻，USBP 驱动阻断 N-MOSFET。
• PD 协议：固件支持 PD3.0 和 PPS，可响应各种 Sink 请求。
• CV/CC 控制：DAC 提供 0.152V~2.2V 基准，配合 KVFB=10 实现 1.5V~22V 输出范围；电流检测和 CC 环路实现精确恒流控制。
• 线缆补偿：通过内部跨导放大器和 RCABLE_COMP 实现线性线缆补偿，确保线缆末端电压精度。
• 保护功能：VDD 自适应 OVP/UVP、USBP UVP、CC1/CC2 OVP、OCP、OTP，确保系统安全。

8. PCB 布局建议

• VDD 去耦：VDD 引脚需放置旁路电容，靠近引脚。
• OPTO 驱动：OPTO 引脚驱动光耦，走线应短且远离噪声源。光耦输出侧连接一次侧控制器。
• CSP 检测：CSP 连接电流检测电阻，走线应短且采用开尔文连接。
• CC 走线：CC1/CC2 走线应短，远离高频开关节点，建议在连接器侧放置 ESD 保护器件。
• USBP 驱动：USBP 连接外部 N-MOSFET 栅极，走线短且直，避免引入寄生振荡。
• 地平面：使用完整地平面，确保散热和信号完整性。

9. 订购信息与技术支持

CXUS7757KNL 采用 SOP-10 封装，无铅、RoHS 合规。嘉泰姆电子提供工程样品、量产芯片及全面的技术支持，包括评估板、参考设计和 FAE 现场支持。如需了解更多产品信息或获取设计支持，请访问嘉泰姆电子官网或联系我们的技术支持团队。