100W PD等多快充协议芯片CH236手册

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0.说明

USB PD等多快充协议芯片CH236手册 版本：1E

1.概述

CH236为Type-C单口快充协议芯片，支持PD2.0/3.0、PPS、BC1.2等快充协议，支持AC-DC或DC-DC恒压和恒流输出模式反馈调节，高集成度，外围精简。集成VBUS检测与放电功能，并且提供过压、过温、过流保护等功能。CH236可广泛应用于交流电源适配器、车载充电器、UPS、移动电源等各类场合。

2.功能特点

l 支持3.3V-24V宽电压输入，调压精度20mV l 支持PD2.0/3.0、PPS、BC1.2等多种快充协议 l 支持USB Type-C PD，支持正反插检测与自动切换 l 支持AC-DC和DC-DC多档恒压或恒流高压电源管理 l 单芯片高集成度，外围精简，成本低 l 线缆补偿100mV/1A

l 内置过流保护OCP、过温保护OTP、电源过压保护OVP、欠压保护UVP

3.应用场合

l 交流电源适配器 l 车载充电器 l UPS l 移动电源

4.封装

2019181716012345GND

FBOVBUSIFBVFBNC678910NMOS#VDDUD+UD-CC1FBOXVHVNCGATEPGATENIS-IS+NCNCCC2

1514131211

图4.1 CH236D(QFN20_3*3)引脚排列

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5.引脚

引脚号 2 0 4 5 7 8 9 10 11 14 15 17 18 19 20 1 6

3，12，13，16 引脚名称 VHV GND GATEP GATEN VDD UD+ UD- CC1 CC2 IS+ IS- VFB IFB VBUS FBO FBOX NMOS# NC

类型 高压电源 电源 单向输出 单向输出 工作电源 双向三态 USB双向 双向三态 模拟双向 差分放大 模拟输入 模拟输入 模拟输入 高电压 模拟输入 高电压 模拟输出 高电压 模拟输出 配置输入 NC

引脚说明

高压正电源输入端，外接1uF退耦电容

公共接地端

用于控制VBUS电源输出 用于控制VBUS电源输出

内部电源调节器LDO输出端，外接1uF退耦电容

USB 总线D+数据线 USB 总线D-数据线 Type-C CC1输入输出 Type-C CC2输入输出

低压端的电流检测模块的正输入端 低压端的电流检测模块的负输入端 高压电源管理PM的恒压反馈连接端 高压电源管理PM的恒流反馈连接端

VBUS放电端口，支持高电压

多档恒压或恒流高压电源管理PM的输出端 多档恒压或恒流高压电源管理PM的输出端

NMOS输出使能 保留引脚

6.引脚功能描述

6.1.概述

CH236支持PD3.0/2.0/PPS，BC1.2等多种快充协议，支持AC-DC或DC-DC恒压和恒流输出模式反馈调节，支持设备接入检测，集成VBUS放电功能，具有线缆阻抗补偿(线补)功能，并且提供过压、过温、过流保护等功能。

6.2.VHV引脚和FBO引脚

CH236的VHV引脚为芯片的高压电源输入引脚，连接电源系统的输出端，FBO引脚为多档恒压或恒流高压电源管理PM的输出引脚，连接电源系统的反馈引脚，CH236将通过FBO引脚来调整电源的输出电压。CH236刚上电时，调节的电源系统的输出电压默认为5V，当设备接入后，CH236会根据协议握手的情况自动调节电源系统的输出电压。

6.3.GATEN/GATEP引脚

GATEN/GATEP引脚用于驱动MOS，控制VBUS电源输出。当未接入设备时，MOS关断；当检测到设备接入时，MOS导通；当检测到设备移除/过压保护/过温保护/过流保护时，CH236关断MOS，停止为设备供电，并且VHV电压恢复至5V默认电压。CH236可以自由选择MOS驱动方式，用GATEN驱动NMOS时需要将NMOS#引脚短接到地，使用GATEP驱动PMOS时，需要将NMOS#引脚悬空。

6.4.CC1/CC2引脚

CC1/CC2引脚用于设备接入检测，PD协议握手，CH236支持Type-C协议定义的DFP模式500mA，

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1.5A或者3A的电流广播。如果设备连接，CH236会尝试进入PD模式与设备进行通讯握手。若PD宣告电流大于3A，则设备接入时会先进行E-Mark通讯，E-Mark握手成功，并且线缆宣告电流为3A以上，则Source Capability消息支持3A以上，否则Source Capability消息不超过3A。

6.5.UD+/UD-引脚

UD+/UD-引脚用于BC1.2快充协议握手。

6.6.VBUS引脚

VBUS引脚用于泄放VBUS上的能量，需连接至VHV。如果CH236检测到VBUS电压过高，则打开VBUS放电功能，直到VBUS电压处于安全电压以内。

6.7.环路控制电路(VFB,IFB,IS+,IS-,FBO)

CH236支持AC-DC和DC-DC电源恒压、恒流输出模式，FBO引脚为电源管理反馈驱动端，VFB、IFB引脚分别为恒压和恒流反馈连接端，IS+/IS-引脚用于输出电流检测。

6.7.1.AC-DC拓扑的恒压补偿电路

恒压补偿电路由功率级输出采样电路、恒压环路的差分运放电路和FBO引脚控制电路组成。VFB引脚需连接一环路补偿电容至FBO引脚，参考图8.1设计。

6.7.2.AC-DC拓扑的恒流补偿电路

CH236支持恒流模式输出。环路补偿由IFB、IS+、IS-、FBO引脚之间的补偿电路实现。IFB引脚需连接一环路补偿电容至FBO引脚，参考图8.1设计。通过改变IFB到FBO之间的电容值可以调节恒流的输出稳定性。

6.7.3.DC-DC拓扑的恒压恒流设计

CH236用于支持DC-DC拓扑时，参考图8.2设计。由于FBO方向单一，只能吸入电流，需在FBO输出位置加三极管做反相，并且需将DC-DC的默认输出电压配置成比VBUS最大输出电压高2V的电压。DC-DC拓扑恒压恒流补偿环路与AC-DC拓扑相关设计相同。

7.保护功能描述

7.1.过压保护

CH236通过检测VHV引脚上的电压来实现过压保护功能，过压保护电压为恒压环路设定的120%，根据快充协议的协商，该门限电压会自动发生变化，但始终是设定值120%。当发生过压保护后，CH236会关断MOS，并进入放电状态直到所有故障信号消失，然后重新检测设备接入。

7.2.过温保护

CH236在温度超过138℃左右时会发生过温保护。当发生过温保护后，CH236会关断MOS，并进入放电状态直到温度低于100℃且所有故障信号消失，然后重新检测设备接入。

7.3.过流保护

CH236检测到输出电流超过门限电流时会发生过流保护，门限电流为设定值的120%。当发生过流保护后，CH236会关断MOS，并进入放电状态直到所有故障信号消失，然后重新检测设备接入。

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7.4.欠压保护

CH236检测到VHV引脚上的电压低于2.4V时会发生欠压保护。当发生欠压保护后，CH236会关断MOS，并进入复位待机状态直到所有故障信号消失，然后重新检测设备接入。

7.5.阻抗补偿(线补)功能

CH236具有线缆阻抗补偿(线补)功能，线补系数为100mV/A。

8.应用参考电路

Q1PWR_SYSVHVVHV19R1C11uFC2R24.7KΩ100nFC41uFC31KΩ2201U1VBUSVHVFBOFBOXVFBIFBVDDNMOS#GNDCH236DGATEPGATENCC2CC1UD+UD-IS+IS-451110891415R3100ΩC51uFR410mΩJ1VBUSCC1CC2DP1DP2DM1DM2GNDFBA22nF1718760FBKGND

图8.1 CH236搭配AC-DC电源，使用GATEP引脚驱动PMOS时的参考电路

R1阻值需根据DC-DC的参考电压Vref、CH236输出的VBUS电压范围进行计算192201U1VBUSVHVFBOFBOXVFBIFBVDDNMOS#GNDCH236DGATEPGATENCC2CC1UD+UD-IS+IS-451110891415R6C5100Ω1uFR710mΩPWR_SYSVHVQ1J1VBUSCC1CC2DP1DP2DM1DM2GNDR1FBPNP-3906R36.8KΩGNDR22KΩC11uFC2C3R5100nF22nF171851KΩ5.1KΩ7C461uF0R4

图8.2 CH236搭配DC-DC电源，使用GATEN引脚驱动NMOS时的参考电路

CH236配合DC-DC电源时，需配置DC-DC的默认输出电压为VBUS最高输出电压+2V，例如：VBUS

输出电压范围是5-12V时，需配置默认输出电压为14V，此时R1=14/Vref*6.8K-6.8K。

Vref=1.25V，VBUS最高输出20V时：R1=110K。 Vref=1.25V，VBUS最高输出12V时：R1=68K。

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9.PCB设计注意事项

PCB设计时注意CH236的VHV/VDD引脚对地退耦电容靠近芯片管脚摆放。

电流取样尽量采用开尔文测试法来降低误差，IS+/IS-需串接RC滤波电路后直接连接至取样电阻两端。

10.参数

10.1.绝对最大值

（临界或者超过绝对最大值将可能导致芯片工作不正常甚至损坏） 名称 TA TA TS VDD VHV VIO VIOHV PD VIOCC ESD

参数说明

工作时的环境温度（VHV<16V） 工作时的环境温度（VHV>=16V）

储存时的环境温度

工作电源电压（VDD引脚接电源，GND引脚接地） 高压电源电压（VHV引脚接电源，GND引脚接地）

UD+,UD-,CC1,CC2,IS+,IS-引脚上的电压 GATEN,GATEP,VBUS,FBO引脚上的电压

整个芯片的最大功耗（VHV电压*电流+VBUS放电功耗）

CC1,CC2引脚上的电压

人体模型（HBM）

最小值 -40 -40 -55 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5

最大值 110 100 125 6.0 25.0 VDD+0.5 25 300 20 2

单位 ℃ ℃ ℃ V V V V mW V KV

10.2.推荐工作条件

名称 VHV VIOHV VIOLV

参数说明

VHV引脚上的电压 FBO,VBUS引脚上的电压 CC1,CC2,UD+,UD-引脚上的电压

最小值 5 0 0

最大值 22 22 VDD

单位 V V V

10.3.电气参数

（测试条件：TA=25℃） 名称 VIL VIH VIX VOL VOH OTC

参数说明

最小值

典型值

最大值 单位 1.3 VDD 2.2 0.5

V V V V V ℃

TTL低电平输入电压 0 TTL高电平输入电压 2.4

斯密特TTL输入翻转电压（额定压差为0.3V） 1.6

低电平输出电压（15mA峰值吸入电流） 0.35 高电平输出电压（8mA峰值输出电流） VDD-0.5 VDD-0.35

过温保护 138±15

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11.封装信息

封装形式 QFN20

塑体宽度 3*3mm

引脚间距 0.40mm

15.7mil

封装型号 CH236D

说明：封装信息图中标注的单位均为mm（毫米）。

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12.订货信息

CH236

D:QFN20 3*3mm 配置码含义详见附表 A:AO引脚驱动

无:标准型 XXX:定制型号编码

D

1

A

-XXX

芯片型号 芯片封装 输出电压档位 电源配置 定制型号编码

订货标号含义及输出电压档位

输出电压配置

配置码

PDO 1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E 其他

5V@3A 5V@3A 5V@3A 5V@2.4A 5V@3A 5V@3A 5V@3A 5V@3A 5V@3A 5V@3A 5V@3A 5V@3A 5V@3A 5V@3A

PDO 2 9V@2A 9V@2A 9V@3A

9V@3A 9V@3A 9V@3A 9V@3A 9V@3A 9V@3A 9V@3A 9V@2.22A 9V@2.22A 9V@2.22A

PDO 3 12V@1.5A

12V@2.25A

12V@2.5A 12V@2.5A 12V@3A 12V@3A 12V@3A

12V@3A 12V@1.67A

12V@1.67A

PDO 4 14.5V@2A 15V@2A 15V@3A 15V@3A 15V@3A 15V@2A 15V@3A

定制

PDO 5 20V@1.5A

20V@3A 20V@3A/3.25A 20V@1.5A 20V@1.5A

PDO 6 3.3~5.9V@3A 3.3~5.9V@3A 3.3~5.9V@3A

3.3~12V@2.5A 3.3~12V@2.5A

5~11V@3A

3.3~12V@2.5A 3.3~5.9V@3A

PDO 7 3.3~11V@2A 3.3~11V@2A 3.3~11V@2A

5~20V@3A

3.3~11V@2A