EZ - PD? BCR：USB Type - C 端口控制器的卓越之選

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，USB Type - C 接口憑借其強(qiáng)大的供電能力和多功能性，正逐漸成為主流。而 EZ - PD? BCR 作為一款高度集成的預(yù)編程 USB Type - C 端口控制器，為具有傳統(tǒng)桶形連接器或 USB 微型 B 連接器的電子設(shè)備提供了出色的電源解決方案。

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一、產(chǎn)品概述

EZ - PD? BCR 由賽普拉斯（現(xiàn)英飛凌旗下公司）開(kāi)發(fā)，主要針對(duì)如無(wú)人機(jī)、智能音箱、電動(dòng)工具等使用傳統(tǒng)電源接口的可充電設(shè)備。它符合最新的 USB Type - C 和 USB 電力傳輸（PD）標(biāo)準(zhǔn)，能讓用戶僅需少量外部組件，無(wú)需進(jìn)行固件開(kāi)發(fā)，就可將設(shè)備的供電方式從桶形連接器轉(zhuǎn)換為 USB - C 連接器。該產(chǎn)品集成了完整的 USB Type - C 收發(fā)器、USB PD 策略管理器、帶軟啟動(dòng)的負(fù)載開(kāi)關(guān)控制器、USB Type - C 端口所需的所有終端電阻以及系統(tǒng)級(jí) ESD 保護(hù)，采用 24 引腳 QFN 封裝，支持?jǐn)U展工業(yè)溫度范圍（–40°C 至 +105°C）。

二、關(guān)鍵特性剖析

（一）USB Type - C 和 USB - PD 支持

1. 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：支持 USB PD3.0 Revision 2.0 Version 1.3，能確保與各種符合該標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備進(jìn)行穩(wěn)定的電力傳輸和數(shù)據(jù)通信。
2. 時(shí)鐘與振蕩器：集成振蕩器，無(wú)需外部時(shí)鐘，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，降低了成本和電路板空間需求。同時(shí)，還具備可配置電阻 (R_{D})，方便根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行靈活調(diào)整。

（二）電源管理

1. 供電范圍：支持一個(gè) USB Type - C 端口，工作電壓范圍為 3.0 - 24.5 V（耐壓 30 V），能適應(yīng)多種電源適配器的輸出電壓。
2. 5V 傳統(tǒng)充電：支持連接 USB Type - A 端口時(shí)的 5V 操作，為設(shè)備提供了更多的充電選擇。

（三）系統(tǒng)級(jí)保護(hù)

1. ESD 保護(hù)：在 CC、VBUS_IN、DC_OUT、D +、D -、HPI_SDA 和 HPI_SCL 引腳提供系統(tǒng)級(jí) ESD 保護(hù)，能有效防止靜電對(duì)芯片的損壞，基于 IEC61000 - 4 - 2 4C 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可承受 ± 8 kV 接觸放電和 ±15 kV 空氣間隙放電。
2. 故障保護(hù)：具備 VBUS 到 CC 短路保護(hù)和片上過(guò)壓保護(hù)（OVP），當(dāng)出現(xiàn)短路或過(guò)壓情況時(shí)，能及時(shí)保護(hù)芯片和設(shè)備安全。

三、功能模塊詳解

（一）USB - PD 子系統(tǒng)

1. 物理層通信：USB - PD 物理層由發(fā)射器和接收器組成，基于 USB PD 3.0 標(biāo)準(zhǔn)在 CC 通道上傳輸 BMC 編碼數(shù)據(jù)，通信為半雙工模式，并采用碰撞避免機(jī)制，減少通信錯(cuò)誤。
2. 終端電阻 (R_{D})：該電阻用于實(shí)現(xiàn)連接檢測(cè)、插頭方向檢測(cè)以及建立 USB UFP 角色。在未供電狀態(tài)下，作為接收器角色時(shí)，CC 引腳需要 (R{D}) 電阻，EZ - PD BCR 通過(guò)將死電池 (R{D}) 電阻連接到兩個(gè) CC 引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。
3. 過(guò)壓與短路保護(hù)：集成的硬件模塊可對(duì) VBUS 進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)，閾值和響應(yīng)時(shí)間可配置；同時(shí)，能對(duì) CC1 和 CC2 引腳提供 VBUS 短路保護(hù)，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，可承受一定電壓范圍的沖擊，并能通過(guò) IEC ESD 保護(hù)二極管鉗位臨時(shí)高振鈴電壓。
4. 負(fù)載開(kāi)關(guān)與驅(qū)動(dòng)：集成的負(fù)載開(kāi)關(guān)控制器可驅(qū)動(dòng) VBUS 接收路徑上的外部 PFET，具有軟啟動(dòng)功能，可限制系統(tǒng)連接外部負(fù)載并上電時(shí)的浪涌電流。此外，SAFE_PWR_EN 柵極驅(qū)動(dòng)器可在無(wú)法協(xié)商所需電源合約時(shí)，驅(qū)動(dòng)備用負(fù)載開(kāi)關(guān)/FET，使系統(tǒng)以有限模式運(yùn)行。
5. VBUS 放電：集成的 VBUS 放電 FET 可在分離條件下對(duì) VBUS 進(jìn)行放電，滿足 USB - PD 規(guī)范的時(shí)序要求。

（二）集成 (I^{2}C) 塊

EZ - PD BCR 具有 (I^{2}C) 從接口，從地址為 0x08，可連接到 (I^{2}C) 主機(jī)。該接口能以高達(dá) 1 Mbps（快速模式加）的速度運(yùn)行，兼容 (I^{2}C) 標(biāo)準(zhǔn)模式、快速模式和快速模式加設(shè)備，但在某些方面不完全符合 (I^{2}C) 規(guī)范，如快速模式加的 (IOL) 規(guī)范和最小下降時(shí)間要求。

四、引腳功能與應(yīng)用

（一）引腳說(shuō)明

EZ - PD BCR 的 24 引腳 QFN 封裝各引腳具有特定功能，如 VBUS_MIN 和 VBUS_MAX 引腳通過(guò)連接電阻分壓器來(lái)指示系統(tǒng)所需的最小和最大電壓；VBUS_FET_EN 和 SAFE_PWR_EN 引腳用于驅(qū)動(dòng) FET；FAULT 引腳用于指示電源適配器是否能提供所需的電壓和電流或是否檢測(cè)到過(guò)壓事件等。

（二）應(yīng)用電路

基于 EZ - PD BCR 的應(yīng)用電路主要由 USB Type - C 插座、電源子系統(tǒng)和四組電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)組成。電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)用于確定 EZ - PD BCR 與 USB Type - C 電源適配器協(xié)商的電壓和電流范圍。FAULT 引腳可指示電壓故障，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)用的輸出電壓將降至 0V，芯片會(huì)嘗試進(jìn)行協(xié)議重置以恢復(fù)正常。

五、電氣規(guī)格與訂購(gòu)信息

（一）電氣規(guī)格

包括絕對(duì)最大額定值、設(shè)備級(jí)規(guī)格、數(shù)字外設(shè)規(guī)格、系統(tǒng)資源規(guī)格等，涵蓋了電壓、電流、功率、溫度等多個(gè)方面的參數(shù)，為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了詳細(xì)的參考。

（二）訂購(gòu)信息

目前 EZ - PD BCR 有 CYPD3177 - 24LQXQ 型號(hào)可供選擇，適用于桶形連接器替換或通用 UFP 接收器應(yīng)用，采用 24 引腳 QFN 封裝。

六、總結(jié)與思考

EZ - PD? BCR 以其高度集成的特性、豐富的功能和完善的保護(hù)機(jī)制，為電子設(shè)備的 USB Type - C 供電方案提供了可靠的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師可以根據(jù)設(shè)備的具體需求，合理選擇引腳配置和電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)最佳的電源管理效果。同時(shí)，在使用 (I^{2}C) 接口時(shí)，需要注意其與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的差異。大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，是否遇到過(guò)類似芯片在兼容性方面的問(wèn)題呢？如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享經(jīng)驗(yàn)。