CXUS7774S/CXUS7774SB 单口USB Type-C EPR PD控制器
28V EPR | USB PD 3.2 | 3:1 SBU MUX | ARM Cortex-M0 MCU

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年4月 | 型号：CXUS7774S / CXUS7774SB | 封装：WQFN-40L（5×5mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXUS7774S/CXUS7774SB 是一款高度集成的单口USB Type-C EPR PD控制器，在单颗芯片内融合了 ARM Cortex-M0 MCU、3:1 SBU MUX、VCONN负载开关 以及完整的单口PD控制电路。该芯片符合 USB PD 3.2规范，支持 28V扩展功率范围（EPR），可同时作为受电端（Sink）和供电端（Source）设备使用。内置的MCU负责协议通信、外部DC-DC智能控制、基于固件的保护以及客户定制功能，为扩展坞、显示器、笔记本电脑等应用提供高可靠性的USB Type-C PD解决方案。

1. 产品概述与市场定位

随着USB Type-C接口在扩展坞、显示器、笔记本电脑等设备中的普及，市场对PD控制器的集成度、协议兼容性和保护能力提出了更高要求。CXUS7774S/CXUS7774SB 作为一款高集成度单口USB Type-C EPR PD控制器，其核心价值在于将 PD协议通信、SBU信号切换、VCONN供电、MCU智能控制 四大功能模块集成于单一芯片，显著降低系统BOM成本和PCB面积。

芯片内置 32位ARM Cortex-M0+ MCU，通过广泛的时钟门控优化低功耗运行，主频可达48MHz。MCU负责处理USB PD协议通信、外部DC-DC电源的智能控制、基于固件的多重保护以及客户自定义功能。256kB Flash 支持双Bank操作，可实现固件在线升级（通过CC1/2、DP/DM或I²C接口）。芯片集成的 3:1 SBU MUX 支持交替模式（Alternate Mode）和调试模式，内置电平转换器，可灵活切换SBTX/SBRX（USB4/雷电）、AUX（DisplayPort）和调试通道。

CXUS7774S/CXUS7774SB 提供 CXUS7774S（无死电池Rd） 和 CXUS7774SB（带死电池Rd） 两个版本，满足不同系统设计需求。芯片采用 WQFN-40L 5×5mm 紧凑封装，结温范围 -40°C 至 125°C，环境温度范围 -40°C 至 85°C，是高性能USB Type-C PD应用的理想选择。

2. 主要特点与技术亮点

• 集成PD控制器：支持USB PD 3.2规范，兼容28V EPR，可同时作为Sink和Source设备。
• 快速角色交换（FRS）：支持Fast Role Swap，在电源角色切换时保持系统供电连续性。
• 4路I²C接口：2路从机I²C（I²C1、I²C2）+ 2路主/从I²C（I²C3、I²C4），支持固件更新。
• 高耐压设计：CC1/2和SBU1/2耐受电压高达28V，集成VCONN开关为CC1/2供电，功率可达1.5W。
• 全面保护功能：VCONN支持RVP、OCP、OVP、OTP检测，SBU1/2支持OVP检测，确保系统安全。
• SBU MUX：3:1多路复用器支持交替模式和调试模式，SBTX/RX通道集成电平转换。
• 安全引擎：支持SHA-256和ECDSA加密算法，保障固件与通信安全。
• 固件更新：支持通过USB PD（CC1/2）、DP/DM和I²C接口进行固件升级。
• 丰富GPIO：21路可配置GPIO，支持可编程PWM LED控制器。
• USB 2.0全速：支持USB Full-Speed设备，可用于Billboard和HID类应用。

3. 典型应用电路

CXUS7774S/CXUS7774SB的典型应用电路包含：Type-C端口（VBUS、CC1/CC2、SBU1/SBU2）、外部MOSFET和DC-DC转换器（由GPIO35/PSW2和GPIO36/PSW1控制）、SOC（通过SBTX/SBRX和AUX_P/AUX_N连接）、HUB（通过BB_DP/BB_DM连接）以及外围设备（通过GPIO控制）。

图2. 典型应用电路

引脚封装图

4. 极限参数与电气特性（设计参考）

5. 工作原理与设计指导

5.1 CPU与存储系统

CXUS7774S/CXUS7774SB 集成 32位ARM Cortex-M0+ 微控制器，采用16位指令集，执行Thumb2指令子集。MCU包含 嵌套向量中断控制器（NVIC），支持32个中断输入，以及 唤醒中断控制器（WIC），可在深度睡眠模式下唤醒处理器。芯片内置 256kB Flash（支持双Bank操作）、64kB ROM（含启动和配置程序）、8kB SRAM，并集成 SHA-256、ECDSA、CRC32 加密加速器，满足安全认证需求。

芯片支持三种电源模式：Active Mode（主动模式）、Idle Mode（空闲模式） 和 Deep Green Mode（深度节能模式）。模式切换由系统控制器管理，在低功耗状态下可关闭主处理器电源，仅保留必要外设运行。

5.2 USB-PD物理层

USB-PD子系统包含物理层模块及其支持电路。物理层由发送器和接收器组成，通过CC线以BMC编码方式进行半双工通信，完全符合 USB PD 3.2标准。物理层采用冲突避免技术，最大限度减少通道通信错误。芯片支持 28V EPR 扩展功率范围，可满足高功率充电应用需求。

5.3 VCONN开关

CXUS7774S/CXUS7774SB 集成两个VCONN开关，用于为CC1或CC2引脚供电。专用 VIN_5电源输入引脚 通过VCONN开关为E-Marker线缆供电。每个开关可在CC1/2引脚上提供高达 1.5W 的功率，有效VCONN电压范围为 4.85V至5.5V。VCONN开关集成了完整的保护电路，包括 OVP（过压保护）、OCP（过流保护）、RVP（反向电压保护）、UVP（欠压保护） 以及短路到地保护。

5.4 SBU MUX

芯片集成 1:3多路复用器（MUX），用于SBU引脚的信号切换。每个端口提供三路输出：SBTX/RX（USB4/雷电）通道、AUX（DisplayPort）通道 和 调试通道。SBTX/RX通道经过集成电平转换器，AUX和调试通道为无源直通连接。SBU OVP开关连接至SBU-to-AUX和SBU-to-DBG路径，当SBU电压超过 4.5V 时，SBU OVP高压开关自动禁用。

AUX通道输出支持可配置的上拉/下拉电阻偏置电路。默认情况下，SBU1连接AUX_P，SBU2连接AUX_N。SBTX/SBRX通道输出也包含偏置电阻，默认SBU1连接SBTX，SBU2连接SBRX。调试通道为无源MUX通道，可用于传递I²C或UART信号，供系统调试使用。

5.5 USB 2.0全速PHY

芯片集成一个 USB 2.0全速（12Mbps）设备，支持Billboard类和HID类应用，如固件下载。可通过标准USB接口与主机（PC或笔记本）进行数据收发，简化系统调试和固件升级流程。

5.6 11位SAR ADC与监测

芯片集成 11位逐次逼近型（SAR）ADC，通过模拟输入多路复用器支持多路电压和电流检测，包括VBUS、CC1、CC2、SBU1、SBU2、VDC和ADC_IN2。ADC输出可通过I²C读取，也可作为自动ADC监控电路的输入。VBUS和ADC_IN2引脚支持 ADC报警中断 功能。

5.7 保护机制

• VBUS过压保护：阈值10.5V，响应时间30μs。
• SBU1/2过压保护：响应时间100ns。
• CC1/2保护：支持欠压/过压/反向电压保护（UVP/OVP/RVP）。
• VCONN保护：过流限制（OCL）和过压保护（OCP）。
• 过温保护（OTP）：结温达120°C或150°C时禁用VCONN和SBU开关，温度下降30°C或40°C后恢复正常。
• 水位检测：SBU1和SBU2引脚集成水位检测电路，在设备连接前进行异常检测。

5.8 DisplayPort热插拔检测（HPD）

芯片支持DisplayPort交替模式，可作为DP Source和DP Sink。GPIO34/HPD2引脚提供HPD转换功能，可配置为HPD TX或RX，根据选定的DP模式将PD消息事件转换为对应的HPD信号。

6. 基于CXUS7774S/CXUS7774SB的扩展坞设计实例

设计目标：一款多功能USB-C扩展坞，支持100W PD输入（20V/5A），向下游设备提供65W PD输出，同时支持DisplayPort交替模式和USB4数据传输。

• 系统配置：选用CXUS7774SB（带死电池Rd），VBUS接USB-C适配器，CC1/CC2连接Type-C端口，SBU1/SBU2通过3:1 MUX分别连接DP AUX通道、USB4 SBTX/SBRX通道和调试通道。外部DC-DC转换器由GPIO35/PSW2和GPIO36/PSW1控制。
• 参数设置：通过I²C配置PD协议参数，使能28V EPR模式，配置VCONN输出为5V/1.5W为E-Marker线缆供电。SBU MUX默认连接AUX通道支持DP模式，检测到USB4设备时切换至SBTX/SBRX通道。
• 保护设计：CC1/2和SBU1/2端口配置TVS二极管（如AZ4520-01F），确保通过IEC 61000-4-2 ±8kV接触放电和±15kV空气放电测试。VCONN路径使能OVP/OCP/RVP保护。
• 固件升级：通过USB PD（CC1/2）或I²C接口实现在线固件升级，256kB Flash双Bank设计确保升级过程安全可靠。
• PCB布局：USB2.0和SBU走线尽量短而直，避免锐角弯曲和残桩。TVS二极管和MLCC靠近Type-C连接器放置，确保低阻抗接地路径。

7. PCB布局建议

• 旁路电容布局：VCC、VDDIO、LDO_3V3、LDO_1V5和VIN_5引脚的旁路电容尽可能靠近引脚放置，通过短而宽的走线和多个过孔连接至实心地平面。
• USB2.0与SBU走线：保持走线短而直，最小化锐角弯曲，避免残桩。差分对走线保持等长和阻抗匹配。
• ESD防护：TVS二极管和MLCC靠近USB Type-C连接器放置，确保低阻抗接地路径，提高ESD抗扰度。
• 电源路径：VBUS和VIN_5电源走线宽度满足电流要求，减少寄生电阻和电感。
• 地平面：建议使用完整地平面，AGND和PGND在单点连接，减少噪声干扰。
• 散热设计：WQFN-40L 5×5封装底部散热焊盘必须焊接至大面积地平面，多过孔辅助散热。根据热设计公式 P_D(MAX) = (T_J(MAX) - T_A) / θ_JA，在T_A=25°C时最大功耗约2.8W（θ_JA=35.77°C/W）。
• I²C走线：SCL/SDA走线远离功率噪声源，上拉电阻靠近芯片放置。

8. 订购信息与技术支持

CXUS7774S/CXUS7774SB 采用 WQFN-40L（5×5mm） 封装，无铅、RoHS合规。产品型号命名规则：CXUS7774S/CXUS7774SB + 封装类型（N：WQFN-40L 5×5）+ 定制固件代码（可选）。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。