前言
2023（秋季）亚洲充电展于8月23-25日在深圳福田会展中心3号馆举办，汇聚数百家知名企业参展。此次展会以推动充电行业交流与发展，打造一个关于技术交流的平台为目的，通过对行业的发展趋势的交流和相互间的技术交流，寻找产业升级新机遇，研判未来趋势，商讨行业观点并深化合作，结合国内外经济发展情况，推动构建产业间的相互合作。
2023年08月23日，由充电头网发起的2023（秋季）亚洲快充大会在深圳福田会展中心举行，汇聚了众多国内外众多半导体产业链的专家、学者、企业代表等半导体领域的大咖，互相交流半导体技术和半导体未来的发展趋势，为大家分享最新半导体领域的技术和干货，其中芯海科技(深圳)股份有限公司（简称：芯海科技）受邀出席，带来了《芯海科技USB-PD快充整体解决方案》为主题的演讲，通过PD快充的起源入手，讲解UFCS出现的背景，然后宣传芯海科技USB-PD快充的整体解决方案，让厂商获得更多优质的参考方案，用户用上放心的PD快充产品。
担任本次演讲的是芯海科技(深圳)股份有限公司资深产品经理/系统工程师杨乐先生。
杨乐先生主要负责快充协议研究、快充产品的定义及产品推广，拥有近十年的电源产品设计开发经验，对于快充电源市场领域具有深厚研究经验。助力芯海科技成为国内首批推出PD MCU的芯片原厂，定义及主导芯海科技多款明星快充芯片的规格制定，形成PD快充产品的全领域应用布局。在Type-c/PD领域拥有多项发明专利及实用新型专利。
快充是从2010年USB BC1.2协议开始发展的，除了协议和功率的变换，最主要的是接口的变化，随后的QC协议功率上不去的主要原因是无法避免发热和效率低的问题，同时充电功率也到达了瓶顶，随着“充电5分钟，通话2小时”的口号出现，让消费者重新认识快充，厂商开始大力研发私有协议，私有协议的充电功率普遍过百瓦，接口采用Type-c接口，18W已经不算快充了。苹果今年发布新品据说支持30W以上。
快充协议的趋势，虽然目前手机上有很多100W、120W甚至超过200W的充电功率，但是都是私有协议，只能各品牌使用自己的充电器才能支持，通用的PD协议也只支持18W。目前支持UFCS协议的终端产品越来越多，已经通过认证的超过10款，UFCS充电功率可以达到40W，相比通用的PD协议已经快了不少，未来手机UFCS充电功率会进一步提高，同时有望作为第一优先级协议给手机充电。
业界首款UFCS协议应用产品，iQOO的44W闪充移动电源iPB2250，除了支持iQOO44W 闪充、45W PD快充，还支持40W UFCS 快充。该电源采用了芯海科技CSU3AF10协议芯片，是业界首款量产并商用的UFCS融合快充的协议芯片，同时CSU3AF10也支持其他充电宝友商的快充协议。
芯海科技已相继发布了四款支持UFCS融合快充协议的产品。分别是CS32G051、CPW3101、CPW3301、CSU3AF10，其中CPW3101已经过了UFCS验证，目前这些产品都已大规模量产。芯海科技在高精度ADC领域具有领先优势，有望借助自身的技术优势更进一步地提高电流、电压的检测精度，让支持融合快充协议的产品更安全。
目前，PD在消费电子领域的应用非常广泛，Type-C PD应用场景十分丰富，可用在Type-C 显示、Type-c 配件、Type-c Host、Type-C 音频、Type-C线缆、Type-C PD快充等领域中的不同产品上，应用非常广泛。芯海科技在PD领域中有大量的量产方案应用。
CPW6410是芯海科技即将发布的新品，采用 QFN56(6mm*6mm）封装工艺，在之前的协议芯片基础上进一步提升，把协议、Buck-boost、MCU集成在一颗芯片内，支持PD3.0、UFCS、PPS、QC4+、FCP、SCP、AFC、VOOC、BC1.2、Apple2.4协议。支持CCA快充接口、PD3.0 FRS功能、Dead Battery检测、E-Mark等功能。64K Flash 可进行定制化协议，支持固件升级。支持2~6串电池在4.15~4.5V范围可调，最高支持36V输出。
配备主流的保护功能，工作温度在-40~105°C。集成电压、电流检测模块不需要额外电压元器件，内置12bit ADC，高精度低温漂基准，集成电池电量计，可实现百级电量显示，集成单口NTC检测功能。
CPW6410经过上百款产品的兼容性测试，包括主流手机、平板、适配器等的兼容性测试。动态响应测试可以达到行业大客户测试标准，对兼容性有一定性影响，如果动态响应测试不好，容易出现兼容性问题。效率测试的20V5A输出@14.8V，效率高达96%。休眠功耗小于150uA (两路CC同时翻转)。
以上是CPW6410的 DEMO板，是一个PD移动电源单芯片解决方案，外围较精简，支持CCA快充接口，支持单口100W功率，支持双C盲插100W，不增加额外DC-DC情况下，支持快充快放功能。兼容协议PD3.0、PPS、UFCS、QC4+、华为SCP、三星AFC等主流协议，待机功耗小于150uA，支持免拆机C口固件刷机升级，可随时更新快充协议以兼容下一代设备，并可根据需求变化升级性能及使用体验。智能匹配电流，从大功率电脑到小功率耳机，都能充。内置库仑计算法，精准显示电量。内置多种保护机制，过压、过流、短路、过温、低温、边充边放保。
目前，CPW6410已获得“融合快速充电功能认证证书”，通过了UFCS协议认证，是芯海科技第二款通过UFCS协议认证的芯片，可应用在移动电源、户外电源、智能音响、电动工具、移动电源、筋摩枪等领域的产品上，满足多设备用户的快充需求。
CS32G020搭配CS32G023可组成双C/A+C独立移动电源方案或组合成双C二合一移动电源解决方案，充分满足客户多口充电宝产品的需求。CS32G020支持双C独立快充输出，支持两路独立PD 3.1输出，输出功率最大280瓦，CS32G023支持1A1C快充输出。
AC模式和DC模式均支持两路Type-C独立快充。智能调配输出功率，多口共享最大功率输出，兼容PD3.0、PPS、QC4+、华为SCP、三星AFC主流协议。智能调配接口控制，提升整机效率。支持PD3.1 140W功率。支持固件刷机升级，可随时更新快充协议以兼容下一代设备。CS32G020曾在Anker 45W 二合一移动电源和三星 25W 10000mAh移动电源上应用。该方案可以帮助厂商设计出比较小巧的产品，同时效率和温升表现都非常不错，支持双C互斥功能。
CSU3AF10可用于双C共用移动电源的解决方案，曾在Anker 30W 20000mAh移动电源上应用。支持两路Type-C接口，还可扩展支持快充Type-A接口，支持单口100W闪充功率，支持盲插100W兼容协议多: PD3.0、PPS、QC4+、华为SCP、三星AFC等主流协议。
CSU3AF10还可用于磁吸无线充移动电源方案，单芯片可同时实现PD+私有协议快充、无线充Qi协议和功率控制、移动电源充放电管理。支持Type-C双向快充。支持LED电量及无线充工作指示。无线充的升级较为频繁的，而通过USB接口进行IAP固件升级，无需拆开产品，降低升级难度。应用在Anker 磁吸无线充移动电源上。
CPW3301适用单C/双C充电器应用，实现单C/A+C的输出接口，Type-C支持PD3.1/PPS/OC4+/FCP/SCP/AFC/VOOC/UFCs快充协议，USB-A 支持QC2.0/0C3.0/FCP/SCP/AFC/VOOC/UFCS快充协议，同时接入时支持5V。电流检测精度高，快充更安全，内置多种保护机制，过压、过流、短路、过温、低温保护等。
CUB2041是一款适用于显示器、HUB、Docking等应用领域的高集成度、高性能、低功耗USB2.0 集线器，集成1个USB2.0上行端口和4个USB2.0下行端口。产品响应时间快，内部使用状态机进行控制，所有USB2.0端口都完全符合USB 2.0 标准，并且向下兼容USB 1.1 标准。
USB2.0 HUB芯片CUB2041拥有SSOP28、QFN24两种封装工艺，满足客户的不同需求，目前该芯片已经大规程出货中，集成MCU和USB 2.0 收发器，完全兼容通用串行总线规范修订版2.0 (USB 2.0)。
USB3.1 Gen1 HUB的芯片CUB3141，是芯海科技最新发布的产品。符合USB 3.1 Gen 1规范 5Gbps，并向下兼容USB2.0 high speed 480Mbps、USB2.0 full speed 12Mbps、 USB 1.1low speed 1.5Mbps。支持4个下行接口，并且支持所有下游端口快速充电的功能。支持SMBUS自定义配置。支持USB3.0 U1/U2/U3工作模式。经过测试，目前主流的系统的驱动均支持。经过主机、外设等完整性兼容性测试，通过USB-IF协议认证，实际的读写速率达到5Gb的协议标准，功耗低达到行业标杆水平。
CUB3141可搭配CS32G020，组合成显示器/Docking/HUB整体解决方案，针对显示器、Docking/HUB的方案，支持全功能USB-C，可实现一线连特性，即可同时实现PD快充、DP投屏和数据传输。支持两个独立Type-C接口，接口丰富，功能全面。支持最新PD3.1 FRS功能，支持USB3.1Gen1 5Gbps。支持雷电、USB4.0功能。支持USB-C反向充电功能，自动智能功率分配。该方案还可以支持3Type-C全功能、4Type-C(双全功能+双USB)、Type-c同时复用DP和HDMI信号等功能。目前该方案应用在小米 27寸 4K显示器上。
C532G051是一颗应用在笔记本电脑领域Host端PD Controller的芯片，该芯片是单通道的，双通道的芯片正在加紧研发中。支持PD3.1，并向下兼容。可以在笔记本电脑上实现系统DP投屏、数据传输功能、系统充电功能、系统放电功能、系统在线升级功能。C532G051已经适配目前英特尔、AMD、高通等平台，也可以实现双口、三口、四口在PC上的应用。
芯海科技是一家深耕模拟信号链20年，总部位于深圳的全信号链芯片设计企业。全球专利近900项，研发人员占比70%，每年研发投入占营收20%以上的巨额研发资金。拥有模拟信号链和MCU双平台的技术，ADC技术创新业界名列前茅。
芯海科技拥有完善的开发生态，可以为Type-C PD应用提供全方位解决方案，为客户提供一站式完善的开发方案，给标准方案客户研究，然后基于客户的整体需求进行一定的客制化。可提供给客户的参考资料较多，比如提供协议SDK、开发板、DEMO程序、参考方案等，缩短客户的方案开发时间。
充电头网总结
芯海科技USB-PD快充整体解决方案通过PD快充的产生开始讲解，人们需要快充的缘由。但早期的QC快充不尽人意，直到UFCS融合快充的出现，并把功率增加到40W后，开始打破PD快充私有协议的壁垒，只有规范通用化才能让PD快充更安全，UFCS在充电上做得更专，调节精度更高、安全性更好，而且实现成本更低。
芯海科技是国内率先推出PD MCU的芯片原厂，参与了中国快充行业标准UFCS的制定，是业界首款量产并商用的UFCS融合快充协议的产品vivo移动电源的芯片供应商，支持40WUFCS快充，目前，芯海科技已相继发布了四款支持UFCS融合快充协议的产品，这些产品都已大规模量产。其中CPW6410已通过UFCS协议认证，是芯海科技第二款通过UFCS协议认证的芯片。芯海将持续完善的快充产品开发生态，为厂商提供一站式PD快充整体解决方案，让用户用上放心、便携的快充产品。