CXUS7767 USB PD 控制器
AnyVolt / AnyCurrent | 内置 ARM Cortex-M0 | Provider/Consumer/Dual Role | WQFN-40L

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年9月 | 型号：CXUS7767 | 封装：WQFN-40L（5×5mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXUS7767 是一款高度集成的 USB Power Delivery（USB PD）控制器，专为笔记本、平板、智能手机及其他带 USB Type-C 接口的设备设计。芯片内置 ARM Cortex-M0 MCU，可灵活实现各种通信协议、保护功能和定制化需求。通过程序设置，设计者可将 USB-C 端口定义为 Provider（供电端）、Consumer（受电端）或 Dual Role Port（双角色端口）。CXUS7767 集成了 AnyPower（AnyVolt + AnyCurrent） 技术、PDsafe 保护、内置 Rp/Rd 和 BMC 物理层、VCONN 电源、4 路电荷泵 NMOS 栅极驱动器 以及 在线固件升级 功能，采用 WQFN-40L（5×5mm） 封装，是桌面 PC、LCD 显示器、电视、扩展坞、车载充电器、移动电源等应用的理想 USB PD 控制器方案。

1. 产品概述与市场定位

随着 USB Type-C 和 USB PD 协议的普及，各类设备需要灵活、安全且高集成度的电源管理方案。CXUS7767 作为一款 高度集成的 USB PD 控制器，其核心优势在于 AnyPower 技术 和 内置 ARM Cortex-M0 MCU。AnyPower 技术包含 AnyVolt 和 AnyCurrent：AnyVolt 通过 9 位 DAC 控制 DAC_CV 引脚的灌电流（0~350μA），实现 DC-DC 转换器输出电压以 50mV/步进从 3V 到 20V 的精确调节；AnyCurrent 则通过内置电流检测放大器和可编程 OCP 阈值，为 USB-C VBUS 输出提供精确的过流保护。芯片内置的 ARM Cortex-M0 MCU 配合 MTP 存储器、ROM、SRAM、10 位 ADC、双 I²C 接口和 GPIO，可运行策略引擎和设备策略管理器，并通过从 I²C 接口向 EC/AP 报告工作状态或接收命令。

CXUS7767 的 电源控制模块 包含 AnyVolt 恒压控制、失调消除电流检测放大器、4 路电荷泵栅极驱动器和 VBUS 输出泄放器。恒压控制通过 DAC_CV 引脚控制 DC-DC 转换器输出电压；电流检测放大器支持 10mΩ 至 15mΩ 检流电阻，降低功耗；电荷泵驱动器可驱动低成本 N 沟道 MOSFET，实现三路电源路径的通断控制；输出泄放器由内置 1kΩ 电阻和 N 沟道 MOSFET 组成，可在 VBUS 负向转换、硬复位或 USB-C 连接器移除时放电 VBUS。芯片的 PDsafe 保护 包括 VBUS 和 VX 引脚的过压保护、VBUS 欠压保护、VBUS 输出过流保护和 VCONN 输出限流。OVP 和 UVP 跳变电平可针对每个输入/输出电压目标动态设置，VBUS 输出 OCP 跳变电平也可根据满载电流自适应编程。

2. 主要特点与技术亮点

• AnyPower 技术：集成 AnyVolt 和 AnyCurrent，实现精确的输出电压调节和过流保护。
• AnyVolt 输出电压调节：通过 9 位 DAC 控制灌电流（0~350μA），以 50mV/步进调节 DC-DC 转换器输出电压，范围 3V 至 20V。
• AnyCurrent 过流保护：内置失调消除电流检测放大器，支持 10mΩ~15mΩ 检流电阻，OCP 跳变电压可编程（推荐 10mV~60mV）。
• 内置 ARM Cortex-M0 MCU：集成 MTP 存储器、ROM、SRAM、10 位 ADC，支持在线固件升级，可通过 I²C 从接口更新固件。
• 双 I²C 接口：一个从接口用于与 EC/AP 通信，一个主接口用于控制外部充电器 IC。
• 内置 Rp、Rd 和 BMC 物理层：集成 USB PD 通信所需的所有物理层组件，包括三个可选上拉电流源、单个下拉电阻和可编程开关。
• VCONN 电源：内置 VCONN 开关，为 E-marked 或有源电缆供电，输出限流保护。
• 4 路电荷泵 NMOS 栅极驱动器：驱动低成本 N 沟道 MOSFET，控制三路电源路径，每路驱动器包含内置电荷泵和下拉开关。
• 电缆压降补偿 (CDC)：Provider 和 Consumer 配置均可监测 VBUS 电压，补偿 USB 电缆压降。
• 死电池功能：当 VBUS、VX 和 VSYS5 均无电时，钳位 CC1/2 电压，使无电的 Provider 或 Dual Role 端口被识别为 Consumer。
• PDsafe 保护：VBUS 和 VX 引脚 OVP（5.5V~24V 可编程），VBUS UVP（3V~20V 可编程），VBUS 输出 OCP，VCONN 输出限流。
• 自动 IC 偏置输入选择：自动选择 VBUS、VX 或 VSYS5 中的最高电压为 VDD 供电。
• 标准快速放电：内置 VBUS 泄放器，满足 PD 规范快速放电要求。

3. 典型应用电路

CXUS7767 支持 Provider、Consumer 和 Dual Role 三种典型应用。Provider 应用中，芯片通过 DAC_CV 引脚控制 DC-DC 转换器输出电压，通过 GP、GC1、GC2A、GC2B 引脚驱动外部 N-MOSFET 控制电源路径，通过 CSP/CSN 引脚检测输出电流，通过 CC1/CC2 与 Consumer 进行 PD 通信。Consumer 应用中，芯片通过 CC1/CC2 与 Provider 通信，请求所需电压和电流。Dual Role 应用中，芯片可根据连接状态自动切换 Provider/Consumer 角色。芯片还支持死电池功能、VCONN 电源和在线固件升级。

图1. 典型应用电路（CXUS7767 USB PD 控制器）

4. 引脚封装图

图2. CXUS7767 引脚封装图（WQFN-40L 5×5mm 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
V2 to GND	内部 1.8V LDO	-0.3	2.5	V
VDD, VSYS5, VCONN to GND	偏置与 VCONN 输入	-0.3	6.5	V
VCONN1, VCONN2 to GND	VCONN 输出	-0.3	VCONN+0.3	V
VBUS, VX, CSP, CSN, DAC_CV, VBP to GND	功率与检测引脚	-0.3	25	V
GC1, GC2A, GC2B, GP to GND	栅极驱动输出	-0.3	33	V
CC1, CC2 to GND	Type-C 配置通道	-0.3	22	V
其他引脚 to GND	I²C、GPIO 等	-0.3	6.5	V
PD @ TA=25°C	功耗 (WQFN-40L 5×5)	—	3.63	W
θJA	结到环境热阻	—	27.5	°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
VBUS, VX 供电电压	0	22	V
VSYS5 供电电压	3.3	5.5	V
推挽 GPIO 总输出电流	0	10	mA
环境温度范围	-40	85	°C
结温范围	-40	125	°C

参数	条件	典型值	单位
VDD 输出电压	VSYS5=5V, VBUS=VX=0V	4.7	V
V2 输出电压	VDD=5V	1.8	V
VDD UVLO 阈值	上升沿	2.9	V
VDD UVLO 迟滞	—	0.1	V
VBUS OVP 阈值范围	可编程，94.8mV/步	5.5~24	V
CC1/CC2 上拉电流源 1	默认 USB 功率	80	μA
CC1/CC2 上拉电流源 2	1.5A @ 5V	180	μA
CC1/CC2 上拉电流源 3	3A @ 5V	330	μA
CC1/CC2 下拉电阻	—	5.1	kΩ
VCONN1/2 输出限流阈值	—	400	mA
VCONN 开关导通电阻	VCONN=5V	0.7	Ω
VBUS 内置泄放电阻	导通状态	1.1	kΩ
CSP-CSN 增益	ΔVCSP-CSN 与 ΔICSP 之比	2.7	kΩ
CSN 输入电流	VCSN=5V~20V	16	μA

6. 工作原理与设计指导

6.1 VDD 偏置电压生成

CXUS7767 有三个可能的输入引脚（VBUS、VX 和 VSYS5）为 VDD 引脚提供偏置电压。这种多输入自动选择设计包括内置高压线性稳压器和 VSYS5 到 VDD 的传输晶体管（SW1），为 Provider、Consumer 或 Dual Role 应用提供高度灵活性。输入电源选择电路自动选择 VBUS、VX 或 VSYS 引脚中的最高电压来生成 VDD 电压。当线性稳压器使能时，它将 VDD 电压稳定在典型 5V（来自 VBUS 电压，通常来自 USB PD Provider）或 VX 电压（来自附加电源）。如果 VBUS 和 VX 引脚没有足够的电压，VDD 电压通过传输晶体管从 VSYS5 引脚提供。该晶体管设计用于超低功耗，当 ENB 电压为高电平时保持关断。VSYS5 电压通常来自应用系统内部的 5V 电源。

6.2 欠压锁定 (UVLO)

CXUS7767 的 UVLO 功能持续监测 VDD 和 V2 引脚的偏置电压。当两个电源电压（V_DD 和 V_V2）均超过其上升 UVLO 阈值时，IC 使能工作。否则，将处于“欠压锁定”状态，防止任何不良操作。

6.3 AnyVolt 输出电压调节

在 Provider 应用中，CXUS7767 提供 AnyVolt 功能，用于多种输出电压选择，以实现智能手机、平板电脑等便携设备中开关/线性充电器的高功率效率。芯片设计用于以典型 50mV/步进从 3V 到 20V 或从 20V 到 3V 逐渐增加/减少 Provider 输出电压。通过编程灌电流（9 位，0~350μA）流入 DAC_CV 引脚，经由 DC-DC 转换器的高侧反馈电阻，调节 DC-DC 转换器的输出电压。DAC_CV 引脚连接到 DC-DC 转换器的电压反馈（FB）引脚。

6.4 电缆压降补偿 (CDC)

在功率传输操作中，CXUS7767 的 Provider 和 Consumer 配置均可监测各 VBUS 引脚上的电压，以补偿 USB 电缆上的电压降。Consumer 端 CXUS7767 可通过 PD 协议通信向 Provider 请求更高的 VBUS 电压，以实现精确的应用电压。

6.5 过压保护 (OVP)

OVP 在 VBUS 和 VX 引脚检测，具有可编程（8 位）跳变电平，从 5.5V 到 24V。每个 OVP 去抖时间可编程，以满足各种应用需求。

6.6 欠压保护 (UVP)

UVP 在 VBUS 引脚检测，具有可编程（8 位）跳变电平，从 3V 到 20V。UVP 去抖时间可编程，以避免误触发并满足各种应用需求。

6.7 AnyCurrent 过流保护 (OCP)

由于稳健的系统在 USB PD 操作中非常重要，AnyCurrent OCP 功能允许为协商的 PD 系统设置最合适的 OCP 跳变电平。CXUS7767 集成电流检测放大器，检测输出电流用于 OCP 并指示输出电流值。该放大器具有失调消除功能，可精确检测 CSP 和 CSN 引脚之间的电流检测电压（即输出电流 × 检流电阻）。OCP 跳变电压设置可编程（8 位），推荐范围为 10mV 至 60mV。

6.8 恒流 (CC) 调节

在 CXUS7767 Provider 与 DC-DC 转换器配合工作时，输出 CC 调节功能可通过固件设计实现。CXUS7767 通过 CSP 和 CSN 引脚持续监测输出电流，可通过动态调整流入 DAC_CV 引脚的数字化电流，将输出电流调节在选定的电流水平。CC 调节限制 VBUS 输出电流，提供比过流保护更好的系统保护。

6.9 电源路径栅极驱动器

CXUS7767 有四个栅极驱动器，用于为每个独立的输入/输出电源路径打开/关闭三对低导通电阻 N 沟道功率 MOSFET。与驱动 P 沟道功率 MOSFET 相比，这种使用 N-MOSFET 的设计更具成本效益。每个栅极驱动器包含一个内置电荷泵用于开启，以及一个内部下拉开关用于关闭功率 MOSFET。

6.10 在线固件升级

由于使用 MTP 存储器，CXUS7767 固件可由 EC（嵌入式控制器）或 AP（应用处理器）通过 I²C 从接口更新。用户可在产品开发期间轻松更新固件，无需拆卸/焊接 CXUS7767。在量产中，基于 CXUS7767 的产品可使用相同版本的 CXUS7767 IC，以降低库存成本。它还允许通过互联网在最终客户现场更新 CXUS7767 固件，以响应一些必要的系统软件更改。

6.11 USB 插头电源 (VCONN) 输出

在 VCONN1 和 VCONN2 引脚之一提供选定的输出电压，用于为外部电子标记（E-mark）或有源电缆供电。VCONN 到 VCONN1 和 VCONN2 引脚之间的内部 MOSFET 之一可被打开，为 VCONN1 或 VCONN2 引脚供电。将 VCONN1/2 引脚通过肖特基二极管（D1/2）连接到 USB-C CC1/2 端子，以阻断反向电流。输入引脚 VCONN 必须连接到 5V 电源。

6.12 死电池功能

当 CXUS7767 在 VBUS、VX 和 VSYS5 引脚均无电时，电压钳位电路钳位 CC1/2 电压。无电的 CXUS7767 Provider 或 Dual Role 端口将通过钳位 CXUS7767 CC1/2 引脚上的电压电平被识别为 Consumer。在外部 Provider 向其 VBUS 引脚提供 USB 电缆电源（VBUS）后，CXUS7767 开始工作。

7. 基于 CXUS7767 的笔记本 Dual Role 设计实例

设计目标：一款笔记本 USB Type-C 端口，支持 Dual Role 功能，既可作为 Provider 为外部设备供电（最高 20V/3A），也可作为 Consumer 从适配器受电（最高 20V/5A），并支持 USB PD 协议通信、VCONN 供电和死电池功能。

• 系统配置：使用一颗 CXUS7767（WQFN-40L）。VBUS 和 VX 分别连接 Type-C 连接器和 DC-DC 转换器输出，VSYS5 连接系统 5V 电源，VDD 外接 1μF 电容，V2 外接 1μF 电容。CC1/CC2 连接 Type-C 连接器，VCONN1/2 通过肖特基二极管连接 CC1/CC2，VCONN 接 5V 电源。
• 功率路径：使用 4 路电荷泵栅极驱动器（GP、GC1、GC2A、GC2B）驱动外部 N-MOSFET（如 SMB40Z50SC），控制三路电源路径。检流电阻 Rcs 连接在 CSP 和 CSN 之间，用于 AnyCurrent OCP 和恒流调节。
• PD 协议：内置 ARM Cortex-M0 MCU 运行 PD 协议栈和策略引擎，通过 CC1/CC2 与外部设备通信。支持在线固件升级，便于协议更新。
• AnyVolt 调节：通过 DAC_CV 引脚控制 DC-DC 转换器输出电压，以 50mV/步进调节，满足不同设备的电压需求。
• VCONN 供电：通过 VCONN1/2 为 E-marked 电缆供电，限流保护阈值 400mA。
• 保护功能：PDsafe 保护包括 VBUS/VX OVP、VBUS UVP、VBUS OCP、VCONN 限流，确保系统安全。
• 死电池支持：当系统完全无电时，CC1/2 钳位电路使端口被识别为 Consumer，允许通过 USB 充电唤醒系统。

8. PCB 布局建议

• 地平面：将 IC GND 引脚和裸露焊盘连接到地平面（IC-ground），然后通过低阻抗路径将 IC-ground 连接到 USB GND 端子。裸露焊盘还用于将热量散发到 PCB。
• 去耦电容：将去耦 MLCC 靠近 VCONN、VSYS5、VDD、V2、VBUS 和 VX 引脚放置，通过低阻抗路径连接到引脚和 IC-ground。
• 电流检测：将 CSP 和 CSN 引脚之间的电容靠近 CSP 和 CSN 引脚放置。CSP 和 CSN 的路径必须直接连接到检流电阻（R_CS）的端子。当不使用电流检测放大器和 OCP 功能时，将 CSN 和 CSP 引脚连接到 GND。
• 噪声隔离：将以下信号与开关节点和开关电流路径分开，以防止噪声：电流检测信号；CC1 和 CC2 信号；DAC_CV 信号和 DC-DC 转换器的反馈信号。
• ESD 防护：为提高 ESD 抗扰度，将 MLCC 靠近 USB Type-C 连接器的 GND 和 VBUS 端子放置。通过低阻抗路径将电容连接到 USB VBUS 和 GND 端子。

9. 订购信息与技术支持

CXUS7767 采用 WQFN-40L（5×5mm）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。