基于 CX78GD024E 的 45W GaN 屏显快充参考设计解析
随着 USB-PD 快充普及，充电器正从「能充」走向「看得见的快充」。一块小巧的 TFT/LED 屏，把充电功率、状态、保护信息实时呈现，既提升用户体验，也成了产品差异化的抓手。
本文以一套45W 单 C 口屏显快充参考设计为例，拆解其主控架构、协议兼容与屏显交互实现，供电源工程师选型与二次开发参考。
注：文中数据为 Demo 板实测，仅供设计参考。
一、方案架构：QR + 集成 GaN 的极简路线
| 功能模块 | 型号 | 关键参数 | 作用 |
|---|---|---|---|
| 主控 + GaN 功率管 | CX78GD024E | 700V / 240mΩ D-GaN，QR 准谐振，ESOP-10W | 原边主控 + 集成 GaN，减少开关损耗与 EMI |
| 同步整流控制器 | CX7601 | 150V 耐压，1A 峰值驱动，SOT23-6 | 次级侧同步整流，提效降温 |
| 同步整流 MOS | ASDM100R066NQ | 100V / 82A / DFN5x6-8 | 大电流同步整流开关 |
| 快充协议 | 协议 IC（选配） | 支持 PD3.0 / PPS / QC / AFC / FCP / SCP 等 | 智能识别终端，输出最优 PDO |
CX78GD024E是一颗集成 GaN 的准谐振反激（QR）芯片，内置 700V 耐压、240mΩ 的 D-GaN 功率管，支持全电压范围 <75mW 待机、抖频 EMI 优化、过温/过压/过流/NTC 等多重保护，单芯片即可覆盖 20W~68W 适配器应用。配合CX7601次级同步整流，整机效率可满足 CoC Tier 2 / DoE VI 级能效。
工程取舍：主控集成 GaN，省去独立 GaN 器件 + 驱动 IC，BOM 更短、寄生参数更小；代价是功率上限受单管限制，超 68W 通常需外置驱动方案。
二、实拍与测试：从内到外
2.1 主板实物
- 输入端：WRMSB40M 整流桥 + NTC + 保险丝 + 共模电感
- 高压侧：CX78GD024E + ATQ19 变压器
- 低压侧：CX7601 + ASDM100R066NQ 同步整流 + 680µF 固态电容
- 输出端：单 Type-C + 屏显驱动小板
- PCB 尺寸：36.6mm × 34mm × 1mm，双面板 1oz 铜厚，结构紧凑
2.2 PDO检测
使用 Power-Z 实测，本方案支持 PD3.0，PDO 包含：
- 5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/2.25A
- PPS：5V11V/4.5A、5V16V/3A 等
最大输出功率45W，可覆盖 iPhone、iPad、MacBook Air、Switch、安卓旗舰等主流设备。
2.3 多协议兼容性实测
除 PD/PPS 外，还自动识别：
- Apple 2.4A、Samsung 2A / AFC
- QC2.0 / QC3.0
- Huawei FCP / SCP
- MTK PE
- VOOC/DASH/WARP（部分档位）
三、屏显 UI：让充电状态可见
屏显不是数字堆砌，而是一套完整的用户交互界面，由一颗小 MCU + 驱动小板实现。
3.1 实时功率圆环
大屏圆环实时显示当前输出功率，数字醒目、动画流畅。27W、33W、45W 一目了然，让用户直观感知快充状态。
3.2 待机与电池保护
未接入设备或充满后自动进入待机，屏幕显示0W + 电池保护 / Battery Protection，并带表情动画，避免过充。
3.3 低温运行模式
当充电器温度较低或轻载时，UI 提示低温运行中 / Low-Temp Mode，配合温控算法降低待机损耗。
3.4 睡眠动效
长时间无负载进入睡眠态，屏幕播放趣味睡眠动画，兼顾科技感与低功耗。UI 支持中/英文切换，主题、表情形象可按产品定义定制。
四、器件与变压器
变压器采用 ATQ19 扁平磁芯（感量 390µH），结构紧凑、温升低，适配小体积充电器设计。
整套 BOM 约40 颗物料，核心亮点：
- 主控集成 GaN，省去独立 GaN + 驱动 IC
- 同步整流控制器 + 外置 SR MOS，效率高、成本低
- 输入电解采用 400V 高压低 ESR，输出 680µF/25V 固态电容保证纹波
- 贴片保险丝、SMD Y 电容，便于自动化生产
五、方案优势一览
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 功率密度 | 45W 输出，PCB 仅 36.6×34mm，配合氮化镓可实现超小体积外壳 |
| 能效 | QR + 同步整流，满足 CoC Tier 2 / DoE VI |
| 兼容性 | PD3.0 / PPS / QC / AFC / FCP / SCP / MTK PE 全协议 |
| 安全性 | OVP、UVP、OCP、OTP、NTC、LEB、CS 短路保护齐全 |
| 可视化 | 实时功率、待机保护、低温模式、睡眠动画等多场景 UI |
| 易量产 | 成熟参考设计 + 完整 BOM + 变压器图纸，缩短开发周期 |
六、适用场景
- 中高端手机/平板原装充电器
- 氮化镓多口旅充中的单 C 口 SKU
- 智能家居、摄像头、路由器电源升级
- 可视化快充差异化产品
七、小结
这套 45W 1C 屏显 GaN 快充参考设计，把「高性能快充」与「可视化体验」做了一站式整合：CX78GD024E 集成 GaN 让体积小、效率高；CX7601 同步整流让温升低、可靠性好；屏显 UI 让产品有明确记忆点。对正在评估快充方案、希望缩短开发周期的团队，可作为选型参考。
本文图片均为 Demo 实拍，转载请注明出处。
