CY4534 EZ - PD? BCR - PLUS評估套件：開啟USB Type - C電源設計新征程

在電子設備的電源設計領域，從傳統的DC桶形連接器向USB Type - C連接器的轉變正逐漸成為趨勢。今天，我們就來深入探討一下英飛凌的CY4534 EZ - PD? 桶形連接器替換增強版（BCR - PLUS）評估套件（EVK），看看它如何助力工程師們實現這一轉變。

文件下載：Infineon Technologies CY4534 EZ-PD? BCR PLUS評估套件.pdf

一、評估套件概述

CY4534 EZ - PD? BCR - PLUS EVK基于CYPD3176設備，這是英飛凌USB Type - C和電源傳輸控制器BCR產品家族的一員。該套件專為那些希望用USB - C連接器替換現有桶形/電源輸入連接器的客戶設計，能讓系統由任何符合USB - C標準的電源適配器供電。

1.1 套件內容

套件包含CY4534 EZ - PD? BCR - PLUS EVK板和快速入門指南。不過，要進行完整的演示，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備、USB - C電纜、萬用表等測量設備、3毫米平頭螺絲刀以及CY4500 EZ - PD?協議分析儀。

1.3 快速上手

若想快速了解套件功能，可參考“套件操作”章節的說明。

二、硬件詳解

2.1 電路板細節

EVK板上有多個關鍵組件。如U3是EZ - PD? BCR - PLUS控制器，管理USB Type - C端口并控制負載開關；U2是USB - I2C橋接控制器，用于下載固件和配置BCR - PLUS設備；SW1是旋轉開關，用于改變VBUS上協商的最大電壓等。通過套件網頁上的設計文件，可獲取詳細的物料清單列表。

2.2 BCR系統概述

傳統DC供電的電子設備通常使用桶形插座連接器和相應的DC桶形電源適配器。USB Type - C的出現為高功率設備提供了標準化的電源解決方案。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商功率，另一端的端子塊可連接帶DC桶形插頭的電纜，實現兩者之間的轉換。

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供電的穩壓器。
• 支持帶壓擺率控制的高壓P - MOSFET柵極驅動器。
• 支持片上過壓保護（OVP）和欠壓保護（UVP），保護系統免受故障影響。
• 支持傳統充電協議（BC1.2、QC2.0、AFC和蘋果充電）。
• 在CC、VBUS、DP和DM引腳上提供系統級ESD保護。

2.3.2 DC功率傳輸系統

USB Type - C電源適配器提供的電源通過一組背對背的功率PMOSFET傳輸到外部設備或負載。這些PMOSFET具有多種功能，如限制涌入電流、在VBUS輸入超出范圍時保護系統、在電源適配器無法提供所需電壓時關閉負載開關等。

2.3.3 VBUS電壓和電流選擇器

BCR - PLUS設備與USB Type - C電源適配器協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商電壓，ISNK_COARSE和ISNK_FINE引腳的分壓器確定工作電流。通過合理設置這些電阻值，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）在多種條件下會亮起，如無法協商USB - PD合同、電源適配器提供的電壓或電流不符合要求、負載電流超過閾值等。VBUS供電LED（LED1）用于指示系統電源狀態。

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，在調試過程或使用EZ - PD?配置實用程序更新BCR - PLUS設備配置參數時，需根據不同情況設置跳線位置。

2.3.6 外部主機處理器接口（HPI）連接頭

HPI是基于I2C的專有協議，EVK的HPI引腳通過外部連接頭引出，外部嵌入式控制器可直接連接這些引腳，與BCR - PLUS設備進行通信。

2.3.7 傳統充電模式選擇跳線

通過設置J6跳線的狀態，可選擇支持所有傳統充電協議或僅支持BC1.2協議。

2.4 改變從電源適配器請求的VBUS電壓和電流

BCR - PLUS設備執行能力匹配算法，從連接的USB Type - C電源適配器中選擇最佳的電壓和電流。內部基于VBUS電壓和電流選擇引腳維護一個“接收器能力”列表。若要修改VBUS_MAX值，可使用旋轉開關；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電源適配器或移動電源、支持傳統充電協議的USB Type - A電源適配器、各種電纜、電子設備及相應的DC桶形電源適配器、螺絲刀、剝線鉗、USB micro - B電纜和萬用表等。

3.2 運行演示

3.2.1 演示1：使用萬用表和EZ - PD?協議分析儀測試

將萬用表連接到EVK的DC_OUT端子塊（J2），同時可并聯電子負載。連接EZ - PD?協議分析儀，觀察USB電源傳輸數據包。通過設置VBUS_MAX旋轉開關的不同位置，驗證萬用表顯示的電壓是否符合預期。

3.2.2 演示2：使用EZ - PD?配置實用程序更改接收器能力

通過一系列操作，如設置跳線、連接USB micro - B電纜、安裝必要的軟件和驅動、使用EZ - PD?配置實用程序讀取和修改配置參數等，可改變BCR - PLUS設備的接收器能力，使其始終請求5 V的電源。

3.2.3 演示3：測試傳統充電模式功能

使用萬用表測試支持傳統充電協議的USB Type - A電源適配器提供的電壓。通過設置J6跳線和VBUS_MAX旋轉開關，驗證在不同條件下的充電電壓。

3.3 能力不匹配時EVK的行為

當連接的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，EVK會打開負載開關；若不匹配，BCR - PLUS設備會指示能力不匹配并關閉負載開關，同時故障LED亮起，協商5 V合同并開啟1 A負載開關。

四、術語解釋

文檔中涉及許多Type - C連接性和USB電源傳輸協議的術語，如交替模式、配置通道（CC）、電源數據對象（PDO）等。理解這些術語對于正確使用和配置CY4534 EZ - PD? BCR - PLUS EVK至關重要。

總的來說，CY4534 EZ - PD? BCR - PLUS評估套件為電子工程師們提供了一個全面、便捷的平臺，用于評估和實現從傳統桶形連接器到USB Type - C連接器的電源設計轉換。通過深入了解其硬件特性和操作方法，相信工程師們能在實際項目中充分發揮其優勢。大家在使用過程中有沒有遇到一些有趣的問題呢？歡迎在評論區分享。