STMicroelectronics STEVAL-2STPD01評(píng)估套件包含一塊設(shè)有兩個(gè)Type-C?端口的擴(kuò)展板，并集成了兩個(gè)STPD01可編程降壓轉(zhuǎn)換器，用于USB供電和NUCLEO-G071RB STM32 Nucleo-64開(kāi)發(fā)板。STEVAL-2STPD01套件基于STPD01可編程降壓穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器通過(guò)I^2^C接口和UCPD外設(shè)控制，該UCPD嵌入在專(zhuān)用固件堆棧支持的STM32G071RBT6微控制器中。這樣就實(shí)現(xiàn)了USB Type-C和供電雙端口電源適配器的功率共享功能。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：STMicroelectronics STEVAL-2STPD01評(píng)估套件數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

STM STEVAL-2STPD01評(píng)估套件可在輸入功率固定時(shí)平衡兩個(gè)端口的功率，支持連接到各端口的USB PD設(shè)備發(fā)送的請(qǐng)求。該套件可利用STPD01轉(zhuǎn)換器的特性輸出多個(gè)電壓等級(jí)，可根據(jù)直流輸入功率輸出高達(dá)120W的功率（每個(gè)端口60W）。

該擴(kuò)展板旨在堆疊在NUCLEO-G071RB開(kāi)發(fā)板上，利用其微控制器的能力同時(shí)管理兩個(gè)UCPD外設(shè)。該板內(nèi)嵌了TCPP02-M18 USB Type-C端口保護(hù)（用于供電應(yīng)用）和L7983同步降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。

包含演示用例的STSW-2STP01軟件包設(shè)計(jì)用于NUCLEO-G071RB STM32 Nucleo開(kāi)發(fā)板，以充分展示STEVAL-2STPD01評(píng)估套件的USB Type-C和Power Delivery功能。

STEVAL-2STPD01符合USB Type-C 2.0和PD 3.0規(guī)范。

特性

• 兩個(gè)USB Type-C和供電電源端口
• 額定輸出功率高達(dá)120W（每端口60W），通過(guò)功率共享算法管理
• 每個(gè)端口多達(dá)四個(gè)輸出PDO（5V@3A、9V@3A、15V@3A、20V@3A）
• 直流輸入電壓范圍：6V至24V
• 符合USB Type-C 2.0和PD 3.0規(guī)范
• 兩個(gè)STPD01 DC-DC轉(zhuǎn)換器可通過(guò)I2C動(dòng)態(tài)設(shè)置，適用于在USB PD應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)功率共享
• 兩個(gè)板載TCPP02-M18保護(hù)，面向USB Type-C和PD供電應(yīng)用
• OVP、UVP、OC、短路和OTP保護(hù)
• VBUS上的浪涌保護(hù) (8/20μs) 和系統(tǒng)級(jí)ESD保護(hù)
• CC線(xiàn)路上的系統(tǒng)級(jí)ESD保護(hù)符合IEC 61000-4-2 level 4要求（±8kV接觸放電）
• 符合RoHS指令

框圖

STEVAL-2STPD01評(píng)估套件技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、產(chǎn)品概述

?STEVAL-2STPD01?是一款基于STPD01可編程降壓轉(zhuǎn)換器的USB Type-C? Power Delivery雙端口適配器評(píng)估套件。該套件由擴(kuò)展板和NUCLEO-G071RB STM32 Nucleo-64開(kāi)發(fā)板組成，實(shí)現(xiàn)了符合USB Type-C 2.0和PD 3.0規(guī)范的雙端口電源適配解決方案。

核心組件配置

• ?主控MCU?：STM32G071RBT6（主流Arm Cortex-M0+內(nèi)核）
• ?電源轉(zhuǎn)換?：雙STPD01可編程降壓轉(zhuǎn)換器
• ?端口保護(hù)?：雙TCPP02-M18 USB Type-C保護(hù)芯片
• ?輔助電源?：L7983同步降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器（60V, 300mA）

二、關(guān)鍵技術(shù)特性

電源管理能力

• ?雙USB Type-C和Power Delivery源端口?
• ?輸出功率?：最高120W額定功率（每端口60W），通過(guò)功率共享算法管理
• ?輸出配置?：每端口支持最多四個(gè)PDO（5V@3A, 9V@3A, 15V@3A, 20V@3A）
• ?輸入電壓范圍?：DC 6V至24V

保護(hù)機(jī)制

• ?全面保護(hù)?：OVP（過(guò)壓保護(hù)）、UVP（欠壓保護(hù)）、OC（過(guò)流保護(hù)）、短路保護(hù)和OTP（過(guò)溫保護(hù)）
• ?浪涌保護(hù)?：8/20μs波形耐受能力
• ?系統(tǒng)級(jí)ESD保護(hù)?：
  • VBUS線(xiàn)：IEC61000-4-2 level 4標(biāo)準(zhǔn)（±8kV接觸放電）
  • CC線(xiàn)：符合相同ESD防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

通信與控制

• ?I2C接口?：動(dòng)態(tài)配置雙STPD01 DC-DC轉(zhuǎn)換器
• ?UCPD外設(shè)?：STM32G071RBT6微控制器內(nèi)置雙USB PD控制器

三、系統(tǒng)架構(gòu)分析

電源路徑設(shè)計(jì)

根據(jù)電路原理圖，系統(tǒng)采用分層電源架構(gòu)：

1. ?輸入級(jí)?：24V DC輸入通過(guò)L7983穩(wěn)壓器生成5V系統(tǒng)電源
2. ?功率級(jí)?：雙STPD01分別管理兩個(gè)端口的功率輸出
3. ?保護(hù)級(jí)?：TCPP02-M18為每個(gè)Type-C端口提供完整保護(hù)

信號(hào)調(diào)理電路

• ?電流檢測(cè)?：25mΩ精密電阻配合TSV991AILT運(yùn)算放大器
• ?電壓檢測(cè)?：電阻分壓網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)VBUS電壓監(jiān)測(cè)
• ?CC線(xiàn)管理?：通過(guò)TCPP02-M18精確控制連接建立過(guò)程

四、軟件生態(tài)系統(tǒng)

配套軟件支持

?STSW-2STPD01?軟件包為NUCLEO-G071RB開(kāi)發(fā)板提供演示應(yīng)用程序示例，充分利用STM32G071的硬件資源實(shí)現(xiàn)完整的USB PD協(xié)議棧。

功率共享算法

套件采用智能功率分配策略：

• 固定總輸入功率條件下動(dòng)態(tài)平衡雙端口輸出
• 響應(yīng)每個(gè)端口的USB PD設(shè)備功率請(qǐng)求
• 根據(jù)輸入功率動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電壓等級(jí)

五、應(yīng)用場(chǎng)景與設(shè)計(jì)考量

目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域

• USB Type C和Power Delivery電源適配器
• 多端口充電站設(shè)計(jì)
• 工業(yè)級(jí)USB PD電源解決方案

PCB設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. ?電源平面分離?：GND_Sign（信號(hào)地）與GND_Pwr（功率地）的合理布局
2. ?熱管理?：功率器件充分考慮散熱路徑
3. ?信號(hào)完整性?：高速信號(hào)線(xiàn)的阻抗控制與屏蔽

六、設(shè)計(jì)驗(yàn)證與測(cè)試

合規(guī)性認(rèn)證

方案完全符合USB Type-C 2.0和Power Delivery 3.0規(guī)范，支持相關(guān)認(rèn)證測(cè)試。

性能評(píng)估要點(diǎn)

• ?效率測(cè)試?：不同負(fù)載條件下的轉(zhuǎn)換效率
• ?動(dòng)態(tài)響應(yīng)?：負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)特性
• ?熱性能?：滿(mǎn)負(fù)荷工作溫度監(jiān)測(cè)

七、開(kāi)發(fā)建議

硬件定制化

• ?輸入電壓適配?：可根據(jù)應(yīng)用需求調(diào)整輸入電壓范圍
• ?端口配置?：支持不同類(lèi)型的Type-C連接器選型
• ?保護(hù)參數(shù)調(diào)整?：根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景定制保護(hù)閾值

軟件定制開(kāi)發(fā)

• ?功率策略?xún)?yōu)化?：根據(jù)特定應(yīng)用場(chǎng)景調(diào)整功率分配算法
• ?協(xié)議擴(kuò)展?：支持未來(lái)USB PD規(guī)范的升級(jí)
• ?用戶(hù)接口?：可開(kāi)發(fā)配套的上位機(jī)配置工具