EZ-PD? PAG2-PD CYPAS2174 ：USB 供電適配器的高效解決方案

在電子設(shè)備飛速發(fā)展的今天，USB 供電技術(shù)也在不斷革新。EZ-PD? PAG2-PD CYPAS2174 作為一款高度集成的電源傳輸控制器，為 USB-C 電源適配器帶來了新的可能。今天，我們就來深入了解一下這款控制器。

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一、概述

EZ-PD? PAG2-PD CYPAS2174 是一款集成式次級側(cè)控制器，支持 USB Power Delivery 擴展功率范圍（EPR）模式。它主要面向 USB-C 電源適配器，適用于具有 USB 電源傳輸、高通快充（Quick Charge）等標(biāo)準(zhǔn)充電協(xié)議的高效 AC - DC 反激式設(shè)計。

二、應(yīng)用場景

2.1 USB-C 充電器和適配器

無論是筆記本電腦充電器，還是手機、平板等移動設(shè)備的適配器，EZ-PD? PAG2-PD CYPAS2174 都能提供穩(wěn)定的電源傳輸。

2.2 支持 EPR 的 USB-C 充電器和適配器

隨著電子設(shè)備對功率需求的不斷增加，EPR 模式變得越來越重要。這款控制器支持高達 28 V 的 VBUS 擴展功率范圍，能夠滿足高功率設(shè)備的充電需求。

2.3 同時支持 USB PD 和傳統(tǒng)充電的電源適配器

在過渡時期，很多設(shè)備仍然需要兼容傳統(tǒng)充電協(xié)議。EZ-PD? PAG2-PD CYPAS2174 支持多種充電協(xié)議，如 USB PD 2.0、3.0、QC5.0、QC4 + 等，確保了廣泛的設(shè)備兼容性。

2.4 28 V EPR 充電器和適配器、壁式插座

對于需要高電壓充電的設(shè)備，如某些專業(yè)電子設(shè)備，這款控制器能夠提供合適的電源解決方案。

三、產(chǎn)品特性

3.1 充電協(xié)議兼容性

支持 USB PD 3.1 擴展功率范圍（EPR），最高可達 28 V VBUS，同時兼容 USB PD 2.0、PD 3.0 可編程電源（PPS）、QC5.0、QC4 + 等多種主流充電協(xié)議。這使得它能夠適配各種不同需求的設(shè)備，為用戶提供便捷的充電體驗。

3.2 集成功能

• 低側(cè)電流感測放大器（LSCSA）：集成的 LSCSA 能夠?qū)崟r監(jiān)測負(fù)載電流，為電源管理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
• VBUS 放電 FET 和 NFET 柵極驅(qū)動器：支持 EMCA 電纜，能夠有效控制負(fù)載開關(guān)和 VCONN FET，確保充電過程的安全和穩(wěn)定。

  3.3 保護功能

• 可配置的保護機制：包括 VBUS 過壓保護（OVP）、欠壓保護（UVP）、過流保護（OCP）、短路保護（SCP）和系統(tǒng)過溫保護（OTP），能夠有效保護設(shè)備免受各種異常情況的損害。
• 其他保護：防止意外的 VBUS 到 CC 短路，對 CC、VBUS、DP/DM 線路提供靜電放電（ESD）保護，以及對 DP/DM 線路的過壓保護，提高了設(shè)備的可靠性。

  3.4 強大的 MCU 子系統(tǒng)

  集成了 32 位 Cortex? - M0 + 內(nèi)核，擁有 64 KB 閃存、8 KB SRAM 和 64 KB ROM，同時支持 1x TCPWM 和 2x ADC，為復(fù)雜的電源管理和充電協(xié)議控制提供了強大的計算能力。

  3.5 封裝和溫度范圍

  采用 32 引腳 QFN 封裝，結(jié)溫范圍為 - 40°C 至 + 150°C，能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境。

四、引腳定義和功能

4.1 引腳定義

該控制器共有 32 個引腳，每個引腳都有其特定的功能，如 VCCD 提供 1.8 V 核心電壓，VDDD 提供 3.0V 至 5.5V 的內(nèi)部 LDO 輸出，CC1 和 CC2 是 USB PD 協(xié)議的通信通道等。詳細(xì)的引腳定義可以參考文檔中的表格。

4.2 引腳功能

4.2.1 FB、EA_OUT、CC_COMP_GPIOx

集成了兩個誤差放大器模塊，用于處理二次輸出的感應(yīng)和反饋，實現(xiàn)恒壓和恒流模式的操作。通過內(nèi)部電流源/吸收器 IDACs 調(diào)整 FB 引腳的電壓，同時需要外部補償網(wǎng)絡(luò)來確保穩(wěn)定的輸出。

4.2.2 VBUS_IN、VDDD、VCCD

集成了高壓調(diào)節(jié)器，由 VBUS_IN 供電，輸出為 VDDD 供電。同時，VBUS_IN 具有內(nèi)部可配置的放電路徑，可在負(fù)電壓轉(zhuǎn)換時放電。VDDD 可直接為一些內(nèi)部模擬模塊供電，或進一步調(diào)節(jié)為 1.8 V 的 VCCD 為核心部分供電。

4.2.3 VBUS_C、VBUS_CTRL

VBUS_C 用于監(jiān)測 Type - C 連接器的電壓，具有內(nèi)部可配置的放電路徑。VBUS_CTRL 是負(fù)載開關(guān) NFET 柵極驅(qū)動器的輸出，可控制負(fù)載開關(guān)，還具備可選的慢速開啟功能，避免突然的涌入電流。

4.2.4 CSP、CSN

這兩個引腳是低側(cè)電流感測放大器（LSCSA）的輸入引腳，用于監(jiān)測負(fù)載電流。建議的 Rsense 為 5 mΩ。

4.2.5 CC1、CC2

USB PD 協(xié)議的通信通道，集成了 USB PD 收發(fā)器，實現(xiàn)半雙工通信。同時，為支持有源電纜應(yīng)用，還集成了 VCONN FET 為 CC 線供電。

4.2.6 DP_GPIOx、DM_GPIOx

標(biāo)準(zhǔn)的 USB D + 和 D - 線，集成了充電檢測模塊，可處理傳統(tǒng)充電協(xié)議。當(dāng)系統(tǒng)不需要傳統(tǒng)充電時，這些引腳可作為標(biāo)準(zhǔn) GPIO 使用。

4.2.7 GPIOx、XRES

具有多個 GPIO，部分為專用 GPIO，部分與其他功能復(fù)用。這些 GPIO 支持多種驅(qū)動模式和可配置的閾值選項。XRES 引腳可用于觸發(fā)復(fù)位。

五、功能描述

5.1 故障保護

• VBUS 相關(guān)保護：通過內(nèi)部電阻分壓器監(jiān)測 VBUS 的欠壓和過壓故障，通過內(nèi)部電流感測放大器監(jiān)測過流和短路故障。故障閾值和響應(yīng)機制可通過固件配置。
• OTP 保護：使用外部熱敏電阻和內(nèi)部 ADC 進行過溫監(jiān)測，故障閾值和響應(yīng)機制同樣可通過固件配置。
• ESD 和其他保護：為所有引腳提供 ESD 保護，防止 CC 引腳意外短路到高電壓 VBUS_C 軌，以及 DP/DM 線路的過壓保護。

  5.2 電源模式

  支持多種電源模式，包括活動、睡眠和深度睡眠模式。模式之間的轉(zhuǎn)換由應(yīng)用固件根據(jù)工作條件進行控制，有助于降低功耗。

  5.3 MCU 子系統(tǒng)

  集成的 32 位 Cortex? - M0 + MCU 為控制器提供了強大的處理能力，結(jié)合豐富的內(nèi)存資源和外設(shè)支持，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的電源管理和充電協(xié)議控制。

六、電氣規(guī)格

6.1 絕對最大額定值

規(guī)定了控制器在各種參數(shù)下的最大允許值，如 VBUS_IN 最大輸入電源電壓為 34 V，VDDD 最大供電電壓為 6 V 等。了解這些額定值對于設(shè)計安全可靠的電路至關(guān)重要。

6.2 設(shè)備級規(guī)格

包括內(nèi)存大?。ㄈ?64 KB 閃存、8 KB SRAM 和 64 KB ROM）、電源輸出電壓（如 VDDD 輸出在不同 VBUS 輸入下的范圍）、電容要求（如 Cefc、Cexc、Cexv 等）以及各種工作電流（如活動電流、深度睡眠電流等）。

6.3 功能塊規(guī)格

詳細(xì)描述了各個功能塊的電氣參數(shù)，如 GPIO 的各種特性（上拉電阻值、輸入泄漏電流、輸出電壓等）、閃存的擦除和寫入時間、定時器的分辨率、PD 收發(fā)器的輸出電壓和阻抗等。這些參數(shù)為電路設(shè)計提供了精確的參考。

七、訂購信息和封裝

7.1 訂購信息

提供了不同型號的產(chǎn)品信息，如 CYPAS2174A1 - 32LQXQ 和 CYPAS2174A1 - 32LQXQT，適用于 USB PD 適配器的初級側(cè)反激式控制。

7.2 封裝形式

采用 32 引腳 QFN 封裝，文檔中詳細(xì)介紹了封裝的尺寸參數(shù)、熱性能參數(shù)（如 TJ、TJA、TJB、TJC 等）以及焊接回流峰值溫度、濕度敏感度等級等信息。這些信息對于 PCB 設(shè)計和制造非常重要。

八、總結(jié)

EZ-PD? PAG2-PD CYPAS2174 以其高度集成的設(shè)計、廣泛的充電協(xié)議兼容性、強大的保護功能和豐富的電氣特性，為 USB-C 電源適配器設(shè)計提供了一個全面而可靠的解決方案。電子工程師在進行電源適配器設(shè)計時，應(yīng)充分考慮其各項參數(shù)和特性，結(jié)合實際應(yīng)用需求，合理利用其功能，以設(shè)計出高效、安全、穩(wěn)定的電源適配器產(chǎn)品。

大家在實際設(shè)計過程中，是否遇到過類似控制器的應(yīng)用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。