EZ-PD™ PAG2-PD CYPAS2174 ：USB 供电适配器的高效解决方案

在电子设备飞速发展的今天，USB 供电技术也在不断革新。EZ-PD™ PAG2-PD CYPAS2174 作为一款高度集成的电源传输控制器，为 USB-C 电源适配器带来了新的可能。今天，我们就来深入了解一下这款控制器。

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一、概述

EZ-PD™ PAG2-PD CYPAS2174 是一款集成式次级侧控制器，支持 USB Power Delivery 扩展功率范围（EPR）模式。它主要面向 USB-C 电源适配器，适用于具有 USB 电源传输、高通快充（Quick Charge）等标准充电协议的高效 AC - DC 反激式设计。

二、应用场景

2.1 USB-C 充电器和适配器

无论是笔记本电脑充电器，还是手机、平板等移动设备的适配器，EZ-PD™ PAG2-PD CYPAS2174 都能提供稳定的电源传输。

2.2 支持 EPR 的 USB-C 充电器和适配器

随着电子设备对功率需求的不断增加，EPR 模式变得越来越重要。这款控制器支持高达 28 V 的 VBUS 扩展功率范围，能够满足高功率设备的充电需求。

2.3 同时支持 USB PD 和传统充电的电源适配器

在过渡时期，很多设备仍然需要兼容传统充电协议。EZ-PD™ PAG2-PD CYPAS2174 支持多种充电协议，如 USB PD 2.0、3.0、QC5.0、QC4 + 等，确保了广泛的设备兼容性。

2.4 28 V EPR 充电器和适配器、壁式插座

对于需要高电压充电的设备，如某些专业电子设备，这款控制器能够提供合适的电源解决方案。

三、产品特性

3.1 充电协议兼容性

支持 USB PD 3.1 扩展功率范围（EPR），最高可达 28 V VBUS，同时兼容 USB PD 2.0、PD 3.0 可编程电源（PPS）、QC5.0、QC4 + 等多种主流充电协议。这使得它能够适配各种不同需求的设备，为用户提供便捷的充电体验。

3.2 集成功能

• 低侧电流感测放大器（LSCSA）：集成的 LSCSA 能够实时监测负载电流，为电源管理提供准确的数据。
• VBUS 放电 FET 和 NFET 栅极驱动器：支持 EMCA 电缆，能够有效控制负载开关和 VCONN FET，确保充电过程的安全和稳定。

  3.3 保护功能

• 可配置的保护机制：包括 VBUS 过压保护（OVP）、欠压保护（UVP）、过流保护（OCP）、短路保护（SCP）和系统过温保护（OTP），能够有效保护设备免受各种异常情况的损害。
• 其他保护：防止意外的 VBUS 到 CC 短路，对 CC、VBUS、DP/DM 线路提供静电放电（ESD）保护，以及对 DP/DM 线路的过压保护，提高了设备的可靠性。

  3.4 强大的 MCU 子系统

  集成了 32 位 Cortex® - M0 + 内核，拥有 64 KB 闪存、8 KB SRAM 和 64 KB ROM，同时支持 1x TCPWM 和 2x ADC，为复杂的电源管理和充电协议控制提供了强大的计算能力。

  3.5 封装和温度范围

  采用 32 引脚 QFN 封装，结温范围为 - 40°C 至 + 150°C，能够适应不同的工作环境。

四、引脚定义和功能

4.1 引脚定义

该控制器共有 32 个引脚，每个引脚都有其特定的功能，如 VCCD 提供 1.8 V 核心电压，VDDD 提供 3.0V 至 5.5V 的内部 LDO 输出，CC1 和 CC2 是 USB PD 协议的通信通道等。详细的引脚定义可以参考文档中的表格。

4.2 引脚功能

4.2.1 FB、EA_OUT、CC_COMP_GPIOx

集成了两个误差放大器模块，用于处理二次输出的感应和反馈，实现恒压和恒流模式的操作。通过内部电流源/吸收器 IDACs 调整 FB 引脚的电压，同时需要外部补偿网络来确保稳定的输出。

4.2.2 VBUS_IN、VDDD、VCCD

集成了高压调节器，由 VBUS_IN 供电，输出为 VDDD 供电。同时，VBUS_IN 具有内部可配置的放电路径，可在负电压转换时放电。VDDD 可直接为一些内部模拟模块供电，或进一步调节为 1.8 V 的 VCCD 为核心部分供电。

4.2.3 VBUS_C、VBUS_CTRL

VBUS_C 用于监测 Type - C 连接器的电压，具有内部可配置的放电路径。VBUS_CTRL 是负载开关 NFET 栅极驱动器的输出，可控制负载开关，还具备可选的慢速开启功能，避免突然的涌入电流。

4.2.4 CSP、CSN

这两个引脚是低侧电流感测放大器（LSCSA）的输入引脚，用于监测负载电流。建议的 Rsense 为 5 mΩ。

4.2.5 CC1、CC2

USB PD 协议的通信通道，集成了 USB PD 收发器，实现半双工通信。同时，为支持有源电缆应用，还集成了 VCONN FET 为 CC 线供电。

4.2.6 DP_GPIOx、DM_GPIOx

标准的 USB D + 和 D - 线，集成了充电检测模块，可处理传统充电协议。当系统不需要传统充电时，这些引脚可作为标准 GPIO 使用。

4.2.7 GPIOx、XRES

具有多个 GPIO，部分为专用 GPIO，部分与其他功能复用。这些 GPIO 支持多种驱动模式和可配置的阈值选项。XRES 引脚可用于触发复位。

五、功能描述

5.1 故障保护

• VBUS 相关保护：通过内部电阻分压器监测 VBUS 的欠压和过压故障，通过内部电流感测放大器监测过流和短路故障。故障阈值和响应机制可通过固件配置。
• OTP 保护：使用外部热敏电阻和内部 ADC 进行过温监测，故障阈值和响应机制同样可通过固件配置。
• ESD 和其他保护：为所有引脚提供 ESD 保护，防止 CC 引脚意外短路到高电压 VBUS_C 轨，以及 DP/DM 线路的过压保护。

  5.2 电源模式

  支持多种电源模式，包括活动、睡眠和深度睡眠模式。模式之间的转换由应用固件根据工作条件进行控制，有助于降低功耗。

  5.3 MCU 子系统

  集成的 32 位 Cortex® - M0 + MCU 为控制器提供了强大的处理能力，结合丰富的内存资源和外设支持，能够实现复杂的电源管理和充电协议控制。

六、电气规格

6.1 绝对最大额定值

规定了控制器在各种参数下的最大允许值，如 VBUS_IN 最大输入电源电压为 34 V，VDDD 最大供电电压为 6 V 等。了解这些额定值对于设计安全可靠的电路至关重要。

6.2 设备级规格

包括内存大小（如 64 KB 闪存、8 KB SRAM 和 64 KB ROM）、电源输出电压（如 VDDD 输出在不同 VBUS 输入下的范围）、电容要求（如 Cefc、Cexc、Cexv 等）以及各种工作电流（如活动电流、深度睡眠电流等）。

6.3 功能块规格

详细描述了各个功能块的电气参数，如 GPIO 的各种特性（上拉电阻值、输入泄漏电流、输出电压等）、闪存的擦除和写入时间、定时器的分辨率、PD 收发器的输出电压和阻抗等。这些参数为电路设计提供了精确的参考。

七、订购信息和封装

7.1 订购信息

提供了不同型号的产品信息，如 CYPAS2174A1 - 32LQXQ 和 CYPAS2174A1 - 32LQXQT，适用于 USB PD 适配器的初级侧反激式控制。

7.2 封装形式

采用 32 引脚 QFN 封装，文档中详细介绍了封装的尺寸参数、热性能参数（如 TJ、TJA、TJB、TJC 等）以及焊接回流峰值温度、湿度敏感度等级等信息。这些信息对于 PCB 设计和制造非常重要。

八、总结

EZ-PD™ PAG2-PD CYPAS2174 以其高度集成的设计、广泛的充电协议兼容性、强大的保护功能和丰富的电气特性，为 USB-C 电源适配器设计提供了一个全面而可靠的解决方案。电子工程师在进行电源适配器设计时，应充分考虑其各项参数和特性，结合实际应用需求，合理利用其功能，以设计出高效、安全、稳定的电源适配器产品。

大家在实际设计过程中，是否遇到过类似控制器的应用问题呢？欢迎在评论区分享交流。