CXUS7772 USB PD 和 PWM 升降压控制器
USB PD 3.1 | 集成升降压控制器 | 车载充电器

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年9月 | 型号：CXUS7772 | 封装：WQFN-48L（6×6mm）

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的 CXUS7772 是一款高度集成的 USB Type-C Power Delivery（USB PD）和 PWM 升降压控制器，专为 USB PD Provider（供电端）应用设计。芯片内置 ARM Cortex-M0 MCU，可处理各种通信协议、PWM 转换器的智能控制、基于固件的保护以及定制化功能。CXUS7772 具备基于硬件的保护功能，如电感峰值电流限制、VBUS 过压保护（OVP）、VIN 欠压保护（UVP）、VIN 过压保护（OVP）、VO 欠压保护（UVP）和 VCONN 限流保护，使保护响应更快，且即使在 MCU 未激活时也能正常工作。CXUS7772 以极少的外部元件和简单的 PCB 布局，为 USB PD Provider 应用提供出色的解决方案。芯片已通过 USB PD3.1/PPS 认证（TID 8011），采用 WQFN-48L（6×6mm） 封装，是 USB Type-C Power Delivery 车载充电器等应用的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

随着 USB Type-C 接口在车载充电器和便携设备中的普及，系统需要高度集成、灵活且安全的 USB PD 控制器来管理电源传输和协议通信。CXUS7772 作为一款 USB PD 和 PWM 升降压控制器，其核心优势在于 内置 ARM Cortex-M0 MCU 和 集成 PWM 升降压控制器。芯片内置的 MCU 可运行 PD 协议栈和策略引擎，并通过从 I²C 接口向 EC/AP 报告工作状态或接收命令。CXUS7772 集成了 PWM 升降压控制器，输入电压范围 4.5V 至 30V，输出电压范围 3.3V 至 21V，适用于车载充电器等宽电压输入应用。芯片采用 峰值电流模式 PWM 操作，内置 CV/CC 补偿，并支持可编程 PWM 开关频率（200kHz 至 600kHz），优化效率和 EMI 性能。

CXUS7772 集成了 AnyVolt 恒压控制（9.93mV/步进）和 AnyCurrent 恒流调节，实现精确的输出电压和电流控制。芯片还具备 脉冲跳跃模式（PSM） 和 二极管仿真模式（DEM），提升轻载效率。在保护方面，CXUS7772 提供 PDsafe 保护，包括 VBUS OVP、VO UVP、CC 调节和 VCONN 限流，并支持可编程跳变电平和去抖时间。芯片还支持 线缆压降补偿（CDC）、开关频率同步 和 在线固件升级，通过从 I²C 接口或 CC1/CC2 接口更新固件。CXUS7772 采用 WQFN-48L（6×6mm） 封装，是车载充电器和 USB PD 供电应用的理想选择。

2. 主要特点与技术亮点

• USB PD 3.1 支持：符合 USB PD 3.1 规范、USB Type-C 线缆和连接器规范 2.1，支持 VCONN 输出 100mW，USB PD3.1/PPS 认证通过（TID 8011）。
• 集成 PWM 升降压控制器：宽输入电压范围 4.5V 至 30V，宽输出电压范围 3.3V 至 21V。
• 峰值电流模式 PWM 操作：内置 CV/CC 补偿，可编程 PWM 开关频率（200kHz 至 600kHz），优化效率和 EMI 性能。
• 脉冲跳跃模式（PSM）：提升轻载效率，可选强制 CCM 操作。
• 二极管仿真模式（DEM）：通过零电流检测（ZCD）电路防止反向电感电流，避免动态输出电压控制期间从输出向输入回馈能量。
• AnyVolt 恒压控制：9.93mV/步进，实现精确的输出电压调节。
• AnyCurrent 恒流调节：7.8mA 至 12.5mA/步进（取决于检流电阻），通过内部 10 位 DAC 编程，分辨率 0.0625mV/步进。
• PDsafe 保护：包括 VBUS OVP、VO UVP、输出 CC 调节和 VCONN 限流，跳变电平可动态设置。
• 硬件保护：电感峰值电流限制、VBUS OVP、VIN UVP、VIN OVP、VO UVP、VCONN 限流，响应快速，MCU 未激活时仍可工作。
• 线缆压降补偿（CDC）：通过 ADC 检测输出电流，自适应添加输出电压偏移，补偿 USB 线缆压降。
• 开关频率同步：改善 EMI 性能，可调栅极驱动电流。
• 内置输出泄放器：在 VBUS 负向转换、硬复位或 USB-C 连接器移除时快速放电。
• 内置电荷泵：驱动低成本 N 沟道 MOSFET，控制输出电源路径。
• 在线固件升级：通过从 I²C 接口或 CC1/CC2 接口更新固件，无需拆卸芯片。

3. 典型应用电路

CXUS7772 的典型应用电路包括：VIN 输入（4.5V~30V），PWM 升降压功率级（QA、QB、QC、QD 四个 N 沟道 MOSFET 和电感 L1），检流电阻 Rcs，输出电容，输出阻断 MOSFET（Q1、Q2），CC1/CC2 连接 Type-C 连接器，DP/DM 连接 USB 数据线，I²C 接口连接 EC，GPIO 用于自定义功能。芯片通过 CC1/CC2 与外部设备进行 PD 通信，通过 PWM 控制器调节输出电压和电流，并通过 I²C 接口向 EC 报告状态。

图1. 典型应用电路（CXUS7772 USB PD 和 PWM 升降压控制器）

4. 引脚封装图

图2. CXUS7772 引脚封装图（WQFN-48L 6×6mm 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, PVDD to GND	偏置与栅极驱动供电	-0.3	6.5	V
VBUS, CSOP, CSON, VO, BLD, ZCD to GND	功率与检测引脚	-0.3	25	V
CSOP to CSON	检流输入差分	-5	5	V
GP to GND	电源路径栅极驱动	-0.3	33	V
VIN, PCIN, PCIP/CSIP, CSIN to GND (DC)	输入与峰值检流	-0.3	32（<0.4s 36）	V
DP, DM to GND	USB 数据	-0.3	25	V
CC1, CC2 to GND	配置通道	-0.3	25	V
BOOT1/2 to PHASE1/2	自举电压	-0.3	6.5	V
PHASE1 to GND (DC)	开关节点 1	-0.3（<20ns -5）	30（<20ns 36）	V
PHASE2 to GND (DC)	开关节点 2	-0.3（<20ns -5）	25（<20ns 30）	V
PD @ TA=25°C	功耗 (WQFN-48L 6×6)	—	3.73	W
θJA	结到环境热阻	—	26.8	°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
PWM 转换器输入电压 VIN	4.5	30	V
PWM 转换器输出电压 VOUT	3	22	V
VDD 输出电压/PVDD 供电电压	4.5	5.5	V
环境温度范围	-40	85	°C
结温范围	-40	125	°C
MTP 存储器最小写/擦除次数	100（25°C）	—	次

参数	条件	典型值	单位
VDD 输出电压（正常模式）	VIN=12V, Io=0mA	5.0	V
VDD 输出电压（深度绿色模式）	VIN=12V, Io=0mA	4.2	V
VIN 正常工作电流	VIN=12V, PWM=MCU=开启	10	mA
VIN 深度绿色模式电流	VIN=12V, PWM=MCU=关闭	0.5	mA
VIN 深度绿色模式电流 (DGM_LQ)	VIN=12V, PWM=MCU=关闭，仅 CC 检测	120	μA
V2 输出电压	正常模式，IV2=20mA	1.8	V
VDD POR 阈值	上升沿	4.2	V
PVDD POR 阈值	上升沿	4.2	V
VBUS OVP 阈值范围	可编程，100mV/步	3.3~24	V
VO UVP 阈值范围	可编程，100mV/步	3~20	V
CC 调节检流电压范围	内部 10 位 DAC，0.0625mV/步	5~35	mV
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
VCONN 限流阈值	—	100	mW

6. 工作原理与设计指导

6.1 欠压锁定 (UVLO)

CXUS7772 的 UVLO 功能持续监测 VDD、V2 和 PVDD 引脚的偏置电压。当所有电源电压均超过各自的上升 UVLO 阈值时，内部 UVLO 信号拉低以激活 MCU。只有当所有 UVLO 信号均拉低时，PWM 升降压控制器才会激活；否则 MCU 和 PWM 控制器将保持在“欠压锁定”状态，防止任何不良操作。

6.2 脉冲跳跃模式 (PSM) 与二极管仿真

在轻载条件下，开关损耗是主要功耗来源。为降低轻载开关损耗，需通过进入脉冲跳跃模式（PSM）和不连续导通模式（DCM）来降低开关频率。内部补偿电压 Vcomp 与可编程 PSM 阈值通过 PSM 比较器进行比较。当 Vcomp 高于 PSM 阈值时，转换器工作在正常固定频率 PWM 模式；当 Vcomp 低于 PSM 阈值时，转换器进入脉冲跳跃模式，降低开关频率，从而减少开关损耗。

二极管仿真模式（DEM）用于在动态输出电压控制期间避免从转换器输出向输入回馈能量。DEM 功能配备两个零电流检测（ZCD）电路，分别用于 LGATE1 和 UGATE2 控制的低侧和高侧 MOSFET。当检测到电感电流降至零时，关闭相应 MOSFET，避免反向电感电流。

6.3 线缆压降补偿 (CDC)

在 Provider 和 Consumer 组成的功率传输系统中，具有 AnyVolt 功能的 Provider 可微调其 CV 输出电压，以补偿 USB 线缆上的压降。CXUS7772 还可使用 ADC 检测 CSOP 和 CSON 引脚之间的输出检流电压（VcsO），自适应添加适当的输出电压偏移（VCDC）来补偿线缆压降。VCDC 约等于 IOUT × RCABLE，其中 RCABLE 是 USB 线缆寄生电阻的预设值。

6.4 VBUS 过压保护 (OVP)

VBUS OVP 是基于硬件的保护，通过内置电阻分压器监测 VBUS 引脚电压。当 VBUS 电压超过 OVP 阈值时，OVP 比较器输出高电平并开始去抖计数，去抖结束后 VBUS OVP 信号拉高，关闭 PWM 控制器。OVP 跳变电压可编程为 3.3V 至 24V（8 位，100mV/步典型值），去抖时间也可选择。

6.5 VO 欠压保护 (UVP)

VO UVP 是基于硬件的保护，通过内置电阻分压器监测 VO 引脚电压。当 VO 电压低于 UVP 阈值时，UVP 比较器输出高电平并开始去抖计数，去抖结束后 VO UVP 信号拉高，关闭 PWM 控制器。UVP 跳变电压可编程为 3V 至 20V（8 位，100mV/步典型值），去抖时间也可选择。

6.6 AnyCurrent 恒流 (CC) 调节

由于稳健的系统在 USB PD 操作中非常重要，AnyCurrent CC 调节允许为协商的 PD 系统设置最合适的 CC 电平。CXUS7772 集成电流检测放大器，检测输出电流用于 CC 调节，并通过 ADC 将输出电流记录到 MCU。放大器精确检测 CSOP 和 CSON 引脚之间的检流电压（即 Vcs = 输出电流 × 检流电阻）。推荐 CC 调节的检流电压范围为 5mV 至 35mV，由内部 10 位 DAC 编程，分辨率 0.0625mV/步。

6.7 电源路径栅极驱动器

CXUS7772 集成电源路径栅极驱动器，用于控制 PWM 转换器输出和 USB-C VBUS 端子之间的外部输出阻断 MOSFET。内置电荷泵为栅极驱动器供电，以开启外部 N 沟道功率 MOSFET，与 P 沟道功率 MOSFET 相比，可使电源系统更具成本效益。

6.8 通过从 I²C 或 CC1/CC2 接口在线固件升级

嵌入式 MTP 存储器允许 CXUS7772 的固件由 EC（嵌入式控制器）或 AP（应用处理器）通过 I²C 从接口更新。CXUS7772 提供多个固件可编程设计功能，极大简化了产品开发阶段的设计工作。最终用户还可以通过 CC1/CC2 接口更新固件。

7. 基于 CXUS7772 的车载充电器设计实例

设计目标：一款 USB PD 车载充电器，支持 5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/3.25A 输出，满足 USB PD 3.1 规范，输入电压范围 9V 至 30V（兼容 12V/24V 汽车电池系统）。

• 系统配置：使用一颗 CXUS7772（WQFN-48L）。VIN 连接汽车电池（9V~30V），PWM 升降压功率级使用四个 N 沟道 MOSFET（QA、QB、QC、QD）和功率电感 L1，检流电阻 Rcs 连接在 CSOP 和 CSON 之间，输出阻断 MOSFET（Q1、Q2）由 GP 引脚驱动。CC1/CC2 连接 Type-C 连接器，DP/DM 连接 USB 数据线，I²C 接口连接 EC，GPIO 用于自定义功能。
• PD 协议：内置 ARM Cortex-M0 MCU 运行 PD 3.1 协议栈，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。
• 升降压控制：PWM 升降压控制器宽输入电压范围 4.5V 至 30V，宽输出电压范围 3.3V 至 21V，适用于汽车电池的宽电压波动。
• AnyVolt/AnyCurrent：AnyVolt 恒压控制 9.93mV/步进，AnyCurrent 恒流调节 7.8mA~12.5mA/步进，实现精确的输出电压和电流控制。
• 保护功能：PDsafe 保护包括 VBUS OVP、VO UVP、CC 调节、VCONN 限流，硬件保护包括电感峰值电流限制、VIN UVP/OVP、VO UVP，确保系统安全。
• 线缆压降补偿：通过 ADC 检测输出电流，自适应添加输出电压偏移，补偿 USB 线缆压降。
• 轻载效率：脉冲跳跃模式（PSM）和二极管仿真模式（DEM）提升轻载效率。

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 VDD、V2、PVDD 和 VBUS 引脚放置，通过低阻抗路径连接到引脚和 IC-ground。
• 自举电容：将去耦 MLCC 从 BOOT1/2 引脚连接到 PHASE1/2 引脚，通过短且低阻抗的路径。
• 功率级布局：将 PGND 和 PHASE1 引脚分别连接到低侧功率 MOSFET（由 LGATE1 控制）的源极和漏极，通过专用且低阻抗的路径。将 PHASE2 和 ZCD 引脚分别连接到高侧功率 MOSFET（由 UGATE2 控制）的源极和漏极，通过专用且低阻抗的路径。
• 检流电阻：将 CSOP 和 CSON 引脚之间的电容靠近这些引脚放置。CSOP 和 CSON 的路径必须使用开尔文连接直接连接到检流电阻（RcsO）的端子。
• 关键环路：PWM 升降压功率级的两个关键环路必须尽可能短，以最小化 CSIP/VIN、CSIN、PHASE1、PHASE2 和 ZCD 引脚上的开关噪声。
• 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：输入和输出检流信号；CC1 和 CC2 信号；CV 环路反馈信号。
• 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

CXUS7772 采用 WQFN-48L（6×6mm）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。