CY4534 EZ - PD? BCR - PLUS評(píng)估套件：開(kāi)啟USB Type - C電源設(shè)計(jì)新征程

在電子設(shè)備的電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域，從傳統(tǒng)的DC桶形連接器向USB Type - C連接器的轉(zhuǎn)變正逐漸成為趨勢(shì)。今天，我們就來(lái)深入探討一下英飛凌的CY4534 EZ - PD? 桶形連接器替換增強(qiáng)版（BCR - PLUS）評(píng)估套件（EVK），看看它如何助力工程師們實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變。

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一、評(píng)估套件概述

CY4534 EZ - PD? BCR - PLUS EVK基于CYPD3176設(shè)備，這是英飛凌USB Type - C和電源傳輸控制器BCR產(chǎn)品家族的一員。該套件專為那些希望用USB - C連接器替換現(xiàn)有桶形/電源輸入連接器的客戶設(shè)計(jì)，能讓系統(tǒng)由任何符合USB - C標(biāo)準(zhǔn)的電源適配器供電。

1.1 套件內(nèi)容

套件包含CY4534 EZ - PD? BCR - PLUS EVK板和快速入門(mén)指南。不過(guò)，要進(jìn)行完整的演示，還需要一些額外的硬件。

1.2 缺少的硬件

缺少的硬件包括USB Type - C電源適配器、帶桶形插頭的兩線電纜、接受桶形連接器輸入電源的設(shè)備、USB - C電纜、萬(wàn)用表等測(cè)量設(shè)備、3毫米平頭螺絲刀以及CY4500 EZ - PD?協(xié)議分析儀。

1.3 快速上手

若想快速了解套件功能，可參考“套件操作”章節(jié)的說(shuō)明。

二、硬件詳解

2.1 電路板細(xì)節(jié)

EVK板上有多個(gè)關(guān)鍵組件。如U3是EZ - PD? BCR - PLUS控制器，管理USB Type - C端口并控制負(fù)載開(kāi)關(guān)；U2是USB - I2C橋接控制器，用于下載固件和配置BCR - PLUS設(shè)備；SW1是旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，用于改變VBUS上協(xié)商的最大電壓等。通過(guò)套件網(wǎng)頁(yè)上的設(shè)計(jì)文件，可獲取詳細(xì)的物料清單列表。

2.2 BCR系統(tǒng)概述

傳統(tǒng)DC供電的電子設(shè)備通常使用桶形插座連接器和相應(yīng)的DC桶形電源適配器。USB Type - C的出現(xiàn)為高功率設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)化的電源解決方案。EZ - PD? BCR - PLUS控制器采用即插即用的方式，使從DC桶形連接器向USB Type - C連接器的過(guò)渡更加輕松。CY4534 EZ - PD? BCR - PLUS EVK一端的USB Type - C連接器可與電源適配器協(xié)商功率，另一端的端子塊可連接帶DC桶形插頭的電纜，實(shí)現(xiàn)兩者之間的轉(zhuǎn)換。

2.3 框圖和功能描述

2.3.1 EZ - PD? BCR - PLUS控制器特性

• 支持USB - PD Rev 3和Type - C Rev 1.2的固定功能USB Type - C和電源傳輸控制器。
• 集成精密Rd和死電池Rd終端電阻。
• 集成從VBUS供電的穩(wěn)壓器。
• 支持帶壓擺率控制的高壓P - MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器。
• 支持片上過(guò)壓保護(hù)（OVP）和欠壓保護(hù)（UVP），保護(hù)系統(tǒng)免受故障影響。
• 支持傳統(tǒng)充電協(xié)議（BC1.2、QC2.0、AFC和蘋(píng)果充電）。
• 在CC、VBUS、DP和DM引腳上提供系統(tǒng)級(jí)ESD保護(hù)。

2.3.2 DC功率傳輸系統(tǒng)

USB Type - C電源適配器提供的電源通過(guò)一組背對(duì)背的功率PMOSFET傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備或負(fù)載。這些PMOSFET具有多種功能，如限制涌入電流、在VBUS輸入超出范圍時(shí)保護(hù)系統(tǒng)、在電源適配器無(wú)法提供所需電壓時(shí)關(guān)閉負(fù)載開(kāi)關(guān)等。

2.3.3 VBUS電壓和電流選擇器

BCR - PLUS設(shè)備與USB Type - C電源適配器協(xié)商的電壓和電流范圍由一組電阻分壓器決定。VBUS_MIN和VBUS_MAX引腳的分壓器確定最小和最大協(xié)商電壓，ISNK_COARSE和ISNK_FINE引腳的分壓器確定工作電流。通過(guò)合理設(shè)置這些電阻值，可滿足不同的電源需求。

2.3.4 故障LED和VBUS供電LED

故障LED（LED2）在多種條件下會(huì)亮起，如無(wú)法協(xié)商USB - PD合同、電源適配器提供的電壓或電流不符合要求、負(fù)載電流超過(guò)閾值等。VBUS供電LED（LED1）用于指示系統(tǒng)電源狀態(tài)。

2.3.5 備用電源選擇跳線

EVK板上的3針跳線（J5）用于選擇備用電源，在調(diào)試過(guò)程或使用EZ - PD?配置實(shí)用程序更新BCR - PLUS設(shè)備配置參數(shù)時(shí)，需根據(jù)不同情況設(shè)置跳線位置。

2.3.6 外部主機(jī)處理器接口（HPI）連接頭

HPI是基于I2C的專有協(xié)議，EVK的HPI引腳通過(guò)外部連接頭引出，外部嵌入式控制器可直接連接這些引腳，與BCR - PLUS設(shè)備進(jìn)行通信。

2.3.7 傳統(tǒng)充電模式選擇跳線

通過(guò)設(shè)置J6跳線的狀態(tài)，可選擇支持所有傳統(tǒng)充電協(xié)議或僅支持BC1.2協(xié)議。

2.4 改變從電源適配器請(qǐng)求的VBUS電壓和電流

BCR - PLUS設(shè)備執(zhí)行能力匹配算法，從連接的USB Type - C電源適配器中選擇最佳的電壓和電流。內(nèi)部基于VBUS電壓和電流選擇引腳維護(hù)一個(gè)“接收器能力”列表。若要修改VBUS_MAX值，可使用旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)；修改VBUS_MIN、ISNK_COARSE和ISNK_FINE值，則需在電路板底部安裝正確的電阻值。

三、套件操作

3.1 演示所需外部硬件

包括USB Type - C電源適配器或移動(dòng)電源、支持傳統(tǒng)充電協(xié)議的USB Type - A電源適配器、各種電纜、電子設(shè)備及相應(yīng)的DC桶形電源適配器、螺絲刀、剝線鉗、USB micro - B電纜和萬(wàn)用表等。

3.2 運(yùn)行演示

3.2.1 演示1：使用萬(wàn)用表和EZ - PD?協(xié)議分析儀測(cè)試

將萬(wàn)用表連接到EVK的DC_OUT端子塊（J2），同時(shí)可并聯(lián)電子負(fù)載。連接EZ - PD?協(xié)議分析儀，觀察USB電源傳輸數(shù)據(jù)包。通過(guò)設(shè)置VBUS_MAX旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)的不同位置，驗(yàn)證萬(wàn)用表顯示的電壓是否符合預(yù)期。

3.2.2 演示2：使用EZ - PD?配置實(shí)用程序更改接收器能力

通過(guò)一系列操作，如設(shè)置跳線、連接USB micro - B電纜、安裝必要的軟件和驅(qū)動(dòng)、使用EZ - PD?配置實(shí)用程序讀取和修改配置參數(shù)等，可改變BCR - PLUS設(shè)備的接收器能力，使其始終請(qǐng)求5 V的電源。

3.2.3 演示3：測(cè)試傳統(tǒng)充電模式功能

使用萬(wàn)用表測(cè)試支持傳統(tǒng)充電協(xié)議的USB Type - A電源適配器提供的電壓。通過(guò)設(shè)置J6跳線和VBUS_MAX旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，驗(yàn)證在不同條件下的充電電壓。

3.3 能力不匹配時(shí)EVK的行為

當(dāng)連接的USB Type - C電源適配器能提供符合VBUS_MIN和VBUS_MAX限制的VBUS電壓時(shí)，EVK會(huì)打開(kāi)負(fù)載開(kāi)關(guān)；若不匹配，BCR - PLUS設(shè)備會(huì)指示能力不匹配并關(guān)閉負(fù)載開(kāi)關(guān)，同時(shí)故障LED亮起，協(xié)商5 V合同并開(kāi)啟1 A負(fù)載開(kāi)關(guān)。

四、術(shù)語(yǔ)解釋

文檔中涉及許多Type - C連接性和USB電源傳輸協(xié)議的術(shù)語(yǔ)，如交替模式、配置通道（CC）、電源數(shù)據(jù)對(duì)象（PDO）等。理解這些術(shù)語(yǔ)對(duì)于正確使用和配置CY4534 EZ - PD? BCR - PLUS EVK至關(guān)重要。

總的來(lái)說(shuō)，CY4534 EZ - PD? BCR - PLUS評(píng)估套件為電子工程師們提供了一個(gè)全面、便捷的平臺(tái)，用于評(píng)估和實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)桶形連接器到USB Type - C連接器的電源設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換。通過(guò)深入了解其硬件特性和操作方法，相信工程師們能在實(shí)際項(xiàng)目中充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。大家在使用過(guò)程中有沒(méi)有遇到一些有趣的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。