CXUS7757KLA USB PD 控制器
PD 2.0/3.0 PPS | 内置 MCU 与反馈补偿 | Master/Slave I²C

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年9月 | 型号：CXUS7757KLA | 封装：WQFN-24L（4×4mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXUS7757KLA 是一款高度集成的可编程 USB PD 控制器，专为离线 AC-DC 转换器的高功率密度快充系统设计。芯片内置 反馈补偿 和 V2 LDO，集成了 MCU 以支持通过 CC1/CC2/D+/D- 接口实现的专有协议，并可通过 Master/Slave I²C 通信 实现多端口输出功率共享。内置反馈补偿不仅减少了外部元件，还增强了瞬态响应。在安全方面，CXUS7757KLA 提供全面的保护功能，包括 LPS 保护 和精确的内部 过温保护（OTP）。芯片采用 WQFN-24L（4×4mm）封装，是 USB Type-C 充电器/适配器及 IoT 设备（如 PoE、智能音箱、投影仪）的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

随着 USB Type-C 和 USB PD 协议的普及，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。CXUS7757KLA 作为一款 高度集成的可编程 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 收发器可完整处理 USB PD2.0/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 反馈补偿 和 分流稳压器 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。

CXUS7757KLA 支持 Master/Slave I²C 通信，通过 GPIO2（SDA）和 GPIO3（SCL）连接，可实现多端口输出功率共享，非常适合多口充电器/适配器。芯片还支持 高边电流检测 和 线性线缆补偿，有效提高充电精度。在安全方面，CXUS7757KLA 提供自适应输出过压保护（OVP）、自适应欠压保护（UVP）、CC1/CC2/D+/D-/RT 过压保护、固件可编程过流保护（OCP）、固件可编程恒流保护、固件可编程过温保护（OTP）、固件可编程 LPS 保护以及内部过温保护，确保系统安全可靠。

2. 主要特点与技术亮点

• 协议支持：完整支持 USB PD2.0/PD3.0 和 PPS，兼容 UFC 专有协议，可与各种 Source/Sink 设备协商电压和电流。
• 内置 MCU：集成 Mask ROM 32kB、OTP-ROM 16kB 和 SRAM 2kB，支持固件编程，灵活实现各种协议和功能。
• 内置反馈补偿：集成反馈补偿器和软启动功能，减少外部元件，增强瞬态响应，简化 LPS 设计。
• 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。
• 宽 VDD 工作范围：3V 至 22V，适应各种输出电压应用。
• 内置 VCONN 电源：提供 5V/20mA 的 VCONN 电源，用于有源电缆供电。
• 输出电容快速放电：VDD 引脚支持可编程放电电流，满足 PD 规范对电压切换时间的要求。
• 高边电流检测：支持高边电流检测，提高电流采样精度。
• 线性线缆补偿：通过外部电阻实现线性线缆压降补偿，提高充电精度。
• Master/Slave I²C 通信：通过 GPIO2/GPIO3 实现多芯片功率共享，适用于多口充电器。
• VIN 和 LPS 检测：通过 VTR 引脚检测输入电压和 LPS 状态，实现 LPS 保护。
• 低功耗：正常模式电流 <6.6mA，睡眠模式 <2.2mA，绿色模式 <1150μA，提升系统效率。

3. 典型应用电路

CXUS7757KLA 支持 Source 和 Sink 两种典型应用。Source 应用中，芯片通过 OPTO 引脚驱动光耦，控制一次侧 PWM 控制器，实现输出电压/电流调节；VTR 引脚用于 VIN 和 LPS 检测，CS+/CS- 用于电流检测，VBUS 用于放电和电压检测，USBP 驱动阻断 N-MOSFET。Sink 应用中，芯片通过 CC1/CC2 与 Source 通信，请求所需电压/电流，并通过 USBP 控制外部阻断 N-MOSFET，GPIO2/GPIO3 可作为 I²C 接口与主机通信。具体参考数据手册中的简化应用电路图。

图1. 典型应用电路（CXUS7757KLA Source 应用）

4. 引脚封装图

图2. CXUS7757KLA 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）

6. 工作原理与设计指导

6.1 电源结构与上电时序

CXUS7757KLA 由 VDD 引脚供电，内部产生 V5 和 V2 两个稳压输出，为内部电路和 MCU 供电。V2 引脚需外接旁路电容以保证 LDO 稳定性。上电时，当 VDD 超过 VDD_ON（约 3.05V）后，芯片启动，默认输出 5V。一旦检测到 Type-C 连接，UFP 通过 PD 协议发送电压/电流设置，MCU 解码后通过 DAC 编程 VREF_CV 和 VREF_CC，实现精确的 CV/CC 控制。

6.2 恒压（CV）与恒流（CC）控制环路

芯片内置两个跨导放大器，与反馈补偿器连接，通过 OPTO 引脚驱动光耦，控制一次侧 PWM 控制器。CV 环路基准电压由 11 位 DAC 产生（VDC_MIN=0.15V 至 VDC_MAX=2.2V），输出电压由 VOUT = KFB × VREF_CV 决定（KFB 典型值 10）。CC 环路基准由 11 位 DAC 产生。电流检测放大器具有极低输入失调电压，增益可通过寄存器设置为 20 或 40，输出信号经 11 位 ADC 转换后由 MCU 处理，实现固件可编程过流保护。

6.3 内置反馈补偿

CXUS7757KLA 内置反馈补偿器，优化系统稳定性和响应，减少外部元件。补偿器基于 Type-II 结构，具有一个零频率极点、一个低频零点和一个高频极点。通过寄存器可编程 Rz、Cz 和中间增益，适应不同输出条件，实现更好的相位裕度和瞬态响应。

6.4 外部温度检测

RT 引脚提供可编程电流源，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 偏置电流可通过寄存器设置为 100μA、20μA 或 5μA，以优化 25°C 至 100°C 范围内的温度检测线性度。

6.5 D+ 和 D- 接口

D+ 和 D- 引脚用于 BC1.2 合规或其他专有协议通信。通过 11 位 ADC 连接至 MCU，可重新配置为模拟/数字输入或输出，支持多种充电协议。

6.6 CC1 和 CC2 接口

CC1 和 CC2 引脚符合 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。内置 BMC 收发器，完整支持 PD 通信。

6.7 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 电容放电至 Vsafe0V。VBUS 电压可通过 11 位 ADC 检测，实现 VBUS 跌落保护。

6.8 Master/Slave I²C 通信

CXUS7757KLA 通过 GPIO2（SDA）和 GPIO3（SCL）实现 Master/Slave I²C 通信，可与其他 CXUS7757KLA 芯片连接，实现多端口输出功率共享。在多口充电器应用中，主芯片可协调各从芯片的功率分配，优化系统效率。

6.9 Sink 应用中的能力选择

在 Sink 应用中，CXUS7757KLA 提供两种能力设置方式：通过 VBUS、RT、VTR 引脚的 ADC 检测相关电压，设置电压和功率能力；或通过 GPIO2/GPIO3 与主机控制器进行 I²C 通信，直接设置能力。

6.10 输出过压保护（OVP）

芯片提供快速关断阻断 N-MOSFET 的备份 OVP 功能，防止光耦老化导致反馈失效。当内部 VDD 相关电压超过可编程阈值 V_{VOUT_OVP}（110%/115%/120% 可选）时，阻断 N-MOSFET 关断，OPTO 引脚电压锁存高电平，直到 VDD 降至 VDD_OFF 以下。

6.11 阻断 N-MOSFET 控制

USBP 引脚提供电荷泵驱动，控制外部阻断 N-MOSFET。一旦与 UFP 建立通信或检测到 CC 引脚 5.1kΩ 电阻，N-MOSFET 导通。若发生 VOUT 过压或短路，N-MOSFET 迅速关断，保护受电设备。

6.12 VBUS 跌落保护

VBUS 跌落保护用于检测阻断 N-MOSFET 漏源电压差。当 VDS 高于 VBUS 跌落阈值时，阻断 N-MOSFET 立即关断，保护输出短路。

6.13 多功能 VTR

VTR 引脚通过分压电阻连接 SR MOSFET 漏极（低边应用）或源极（高边应用），用于检测 VIN 并实现 LPS 保护。VTR 还可用于 I²C Master/Slave 检测或温度检测，并提供 AC OFF 检测，防止芯片通过阻断 N-MOSFET 体二极管反向偏置。若 VTR 无开关信号且持续 100ms 去抖时间，将向 MCU 发送标志。

7. 基于 CXUS7757KLA 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 3.0 PPS 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 CXUS7757KLA（WQFN-24L），通过 Master/Slave 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，VTR 用于 VIN 和 LPS 检测，CS+/CS- 用于电流检测。CC1/CC2 连接 Type-C 连接器，USBP 驱动阻断 N-MOSFET。
• PD 协议：固件支持 PD 2.0/3.0 和 PPS，可响应各种 Source Capabilities 和 Request 消息。
• 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；11 位 DAC 和 CS 放大器实现精确恒流控制。
• 线缆补偿：通过内部 gmCOMP 和 KCC 实现线性线缆补偿，确保线缆末端电压精度。
• 保护功能：自适应 OVP、UVP、固件可编程 OCP、OTP、LPS 保护，确保系统安全。
• 功率共享：通过 I²C 通信，主芯片可实时获取从芯片的功率需求，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 1μF 陶瓷电容，V2 引脚需放置旁路电容，均靠近引脚。
• 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。
• CS 检测：CS+ 和 CS- 应采用开尔文连接至电流检测电阻，走线等长且靠近芯片。
• 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。
• I²C 总线：GPIO2/GPIO3 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

CXUS7757KLA 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。