CXUS7759E 多协议 USB PD 控制器
PD 3.1 / UFCS / PPS | 内置 MCU | 高边电流检测

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年9月 | 型号：CXUS7759E | 封装：WQFN-24L（4×4mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXUS7759E 是一款高度集成、可编程的多协议 USB PD 控制器，专为离线 AC-DC 快充系统的高功率密度设计。芯片支持 USB PD 3.1、PPS 以及通用快充规范（UFCS），并通过 CC1、CC2、D+、D- 接口兼容多种专有协议。CXUS7759E 内置高精度分流稳压器，实现恒压（CV）和恒流（CC）调节；内置 MCU 可灵活处理自定义功能。芯片具备整流检测功能，可感知 AC 输入电压并自适应配置功率等级，同时监控 PWM 开关状态以检测 AC OFF 条件。在安全方面，CXUS7759E 提供完善的保护功能，包括限功率源（LPS）保护和精确的内部过温保护（OTP）。此外，CXUS7759E 还可通过 I²C 通信实现多端口输出功率共享。芯片采用 WQFN-24L（4×4mm） 封装，是智能手机、平板电脑、笔记本电脑等单口/多口充电器与适配器的理想控制器方案。

1. 产品概述与市场定位

随着 USB Type-C 和快充协议的快速演进，充电器和适配器需要同时支持 PD 3.1、PPS、UFCS 以及各品牌专有协议，并具备高精度、高集成度和高可靠性的特点。CXUS7759E 作为一款 多协议 USB PD 控制器，其核心优势在于 高集成度、多协议兼容 和 完善的保护功能。芯片内置的 MCU 可通过 CC1、CC2、D+、D- 接口处理 USB PD 3.1、PPS、UFCS 及专有协议，满足不同品牌手机、平板、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，大大简化了二次侧设计。

CXUS7759E 支持 高边电流检测 和 可编程线缆补偿，有效提高充电精度。芯片还具备 整流检测 功能，通过 VTR 引脚感知变压器电压，实现输入电压检测和 AC OFF 检测，并支持 LPS 保护。在安全方面，CXUS7759E 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/D+/D-/RT/VTR/GPIO 过压保护、短路保护、过流保护（OCP）、恒流保护、过温保护（OTP）、限功率源（LPS）保护以及内部过温保护，确保系统安全可靠。芯片还支持 从 I²C 通信，方便多端口应用实现功率共享。CXUS7759E 采用 WQFN-24L（4×4mm） 封装，是小尺寸、高可靠性快充应用的理想选择。

2. 主要特点与技术亮点

• 协议支持：完整支持 USB PD 3.1、PPS 和 UFCS，并通过 CC1、CC2、D+、D- 接口兼容多种专有快充协议。
• 内置 MCU：集成 OTP-ROM，支持固件编程，灵活实现各种协议和功能。
• 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 BMC 收发器：集成 USB PD 物理层，无需外部元件即可完成 BMC 编码/解码。
• 高边电流检测：集成高边电流检测放大器，可精确监测输出电流，支持可编程过流保护。
• 可编程线缆补偿：通过内部电路实现线性线缆压降补偿，提高充电精度。
• VIN 检测与 LPS 保护：通过 VTR 引脚检测变压器电压，实现输入电压检测、AC OFF 检测和限功率源保护。
• 内置 VCONN 电源与开关：提供 VCONN 电源，支持 E-marked 电缆识别，输出能力达 100mW。
• 从 I²C 通信：通过 GPIO1（SDA）和 GPIO2（SCL）与主控制器通信，实现多端口功率共享。
• VDD 快速放电：VDD 引脚支持可编程放电电流，满足快充协议对电压切换时间的要求。
• 低功耗：正常模式电流 <5mA，空闲模式 <2mA，绿色模式 <1mA，提升系统效率。
• 完备保护：VDD 自适应 OVP/UVP、USBP UVP、CC1/CC2/D+/D-/RT/VTR/GPIO OVP、短路保护、OCP、恒流保护、OTP、LPS 保护、内部 OTP。

3. 典型应用电路

CXUS7759E 的典型应用电路包括：VDD 供电（3V~21V），CC1/CC2 连接 Type-C 连接器，D+/D- 用于 BC1.2 和专有协议，OPTO 驱动光耦，VFB 和 IFB 连接 CV/CC 反馈网络，CS+ 和 CS- 用于高边电流检测，USBP 驱动外部阻断 N-MOSFET，VTR 用于输入电压检测，RT 连接外部 NTC 热敏电阻，GPIO1/GPIO2 作为 I²C 接口与主控制器通信。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。

图1. 典型应用电路（CXUS7759E 多协议快充适配器应用）

4. 引脚封装图

图2. CXUS7759E 引脚封装图（WQFN-24L 4×4mm 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
USBP to GND	阻断 MOSFET 控制	-0.3	32	V
VDD, VBUS, OPTO, CS+, CS-	高压引脚	-0.3	28	V
VFB, IFB, VTR, RT, GPIO1, GPIO2, GPIO3, CC1, CC2, D+, D-	控制与检测引脚	-0.3	6.5	V
PD @ TA=25°C	功耗 (WQFN-24L 4×4)	—	2.52	W
θJA	结到环境热阻	—	39.6	°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	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 工作电流	VDD=5V	3.5	mA
VDD 空闲电流	VDD=5V	1.5	mA
VDD 绿色模式电流	VDD=5V	750	μA
VDD 最大过压保护阈值	—	24	V
VFB 分压电阻	—	200	kΩ
VFB 缩放系数	—	10	—
VREF_CV 范围	11 位 DAC	0.15~2.2	V
VREF_CC 范围	11 位 DAC	0~1.9	V
CS 增益	—	32	V/V
VCONN 输出能力	—	100	mW

6. 工作原理与设计指导

6.1 恒压（CV）与恒流（CC）控制环路

CXUS7759E 集成两个误差放大器（EA），与反馈补偿器连接，分别调节输出电压和电流。输出电压由公式 VOUT = KFB × VREF_CV 决定，其中 KFB = (RFB1 + RFB2) / RFB2 = 10（典型值）。VREF_CV 和 VREF_CC 来自 11 位 DAC 的模拟输出，由 MCU 控制。11 位 DAC 的 CV 输出分辨率为 10mV，实现高精度 CV/CC 调节。OPTO 引脚为开漏输出，工作电压范围宽（0.3V 至 25V），可驱动光耦实现隔离反馈。

6.2 电流检测

为了最小化电流检测电阻的功率损耗，CXUS7759E 采用低输入失调电压放大器，电压增益为 32。当使用 5mΩ（典型值）检测电阻时，输出电流分辨率约为 6mA。检测到的输出电流由电流检测放大器放大后，一路送至电流环路调节器进行恒流调节，另一路通过 11 位 ADC 转换后送至 MCU，更新输出电流状态。

6.3 外部温度检测

CXUS7759E 的 RT 引脚提供寄存器可编程电流源，用于偏置外部 NTC 热敏电阻。当 RT 电压低于过温保护（OTP）阈值并持续可编程延迟时间后，触发 OTP。RT 偏置电流可编程为 100μA 或 20μA，以优化 25°C 至 100°C 范围内的温度检测线性度。

6.4 D+ 和 D- 接口

D+ 和 D- 引脚用于 BC1.2 合规或与其他专有协议通信。通过 ADC 连接至 MCU，可重新配置为模拟/数字输入或输出，支持多种快充协议。

6.5 CC1 和 CC2 接口

CC1 和 CC2 引脚用于 USB Type-C 规范。作为 DFP 时，可提供 80μA、180μA、330μA 三种电流能力，分别对应默认 USB 电流、1.5A 和 3.0A。检测到有源电缆的 Ra 电阻时，MCU 可控制 VCONN 电源和开关，输出能力 100mW，用于 E-marked 电缆识别。

6.6 VBUS 引脚与放电

VBUS 引脚内置开漏驱动器和泄放电路，用于检测 VBUS 电压并在电缆断开时将 VBUS 电容放电。VBUS 电压可通过 ADC 检测，实现 VBUS 跌落保护。

6.7 整流检测与 VIN 检测

CXUS7759E 通过 VTR 引脚检测变压器电压（SR MOSFET 漏极电压）。通过分压电阻连接，芯片可读取内部峰值保持电压 VVTR_PH，实现 VIN 检测。通过设置合适的 VTR 消隐时间，可区分 PWM 开关和 DCM 振铃，防止误检测，实现 LPS 保护。VTR 还提供 AC OFF 检测，防止芯片通过阻断 N-MOSFET 体二极管反向偏置。

6.8 从 I²C 通信

在多端口应用中，CXUS7759E 通过 GPIO1（SDA）和 GPIO2（SCL）与主控制器进行 I²C 通信，实现输出功率共享。

6.9 保护功能

CXUS7759E 提供全面的保护功能：

• VDD 自适应过压保护（OVP）：超过可编程阈值（110%/115%/120% 或禁用）时触发，关断阻断 N-MOSFET。
• VDD 自适应欠压保护（UVP）：低于可编程阈值（85%/90% 或禁用）时触发。
• USBP 欠压保护：当 USBP 电压异常时保护。
• CC1/CC2/D+/D-/RT/VTR/GPIO 过压保护：防止异常接触 VBUS 造成损坏。
• 短路保护、过流保护、恒流保护：通过 ADC 测量实现可编程保护。
• 过温保护（OTP）：通过 RT 引脚或内部传感器实现。
• 限功率源（LPS）保护：通过 VIN 检测实现。
• 内部过温保护：芯片结温过高时保护。

7. 基于 CXUS7759E 的 65W 多口氮化镓充电器设计实例

设计目标：一款 65W 双口 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 PD 3.1、PPS 和 UFCS 规范，两个端口可智能分配功率。

• 系统配置：一次侧采用氮化镓功率器件和 PWM 控制器，二次侧采用两颗 CXUS7759E（WQFN-24L），通过 I²C 通信实现功率共享。每颗芯片的 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，CS+ 和 CS- 连接高边电流检测电阻，USBP 驱动阻断 N-MOSFET，VTR 用于 VIN 检测和 LPS 保护，RT 连接 NTC 热敏电阻。
• 协议支持：固件支持 PD 3.1、PPS、UFCS 及专有协议，可响应各种 Sink 请求。
• CV/CC 控制：11 位 DAC 提供 0.15V~2.2V 基准，配合 KFB=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：通过内部电路实现线性线缆补偿，确保线缆末端电压精度。
• 保护功能：VDD 自适应 OVP/UVP、USBP UVP、CC/D+/D-/RT/VTR/GPIO OVP、短路保护、OCP、恒流保护、OTP、LPS 保护，确保系统安全。
• 功率共享：通过 I²C 通信，主控制器可实时获取各端口功率需求，动态分配总功率，避免过载。

8. PCB 布局建议

• VDD 去耦：VDD 引脚需放置旁路电容，靠近引脚，以改善内部 LDO 稳定性并最小化纹波。
• 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。
• CS 检测：CS+ 和 CS- 连接高边电流检测电阻，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。
• VTR 走线：VTR 分压电阻应靠近芯片，走线远离高压开关节点。
• RT 走线：RT 连接 NTC 热敏电阻，走线应远离噪声源。
• I²C 总线：GPIO1/GPIO2 走线应远离高频噪声源，上拉电阻靠近芯片。
• 地平面：使用完整地平面，Exposed Pad 良好焊接，确保散热和信号完整性。

9. 订购信息与技术支持

CXUS7759E 采用 WQFN-24L（4×4mm）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。