CY4534 EZ - PD™ BCR - PLUS评估套件：开启USB Type - C电源设计新征程

在电子设备的电源设计领域，从传统的DC桶形连接器向USB Type - C连接器的转变正逐渐成为趋势。今天，我们就来深入探讨一下英飞凌的CY4534 EZ - PD™ 桶形连接器替换增强版（BCR - PLUS）评估套件（EVK），看看它如何助力工程师们实现这一转变。

文件下载：Infineon Technologies CY4534 EZ-PD™ BCR PLUS评估套件.pdf

一、评估套件概述

CY4534 EZ - PD™ BCR - PLUS EVK基于CYPD3176设备，这是英飞凌USB Type - C和电源传输控制器BCR产品家族的一员。该套件专为那些希望用USB - C连接器替换现有桶形/电源输入连接器的客户设计，能让系统由任何符合USB - C标准的电源适配器供电。

1.1 套件内容

套件包含CY4534 EZ - PD™ BCR - PLUS EVK板和快速入门指南。不过，要进行完整的演示，还需要一些额外的硬件。

1.2 缺少的硬件

缺少的硬件包括USB Type - C电源适配器、带桶形插头的两线电缆、接受桶形连接器输入电源的设备、USB - C电缆、万用表等测量设备、3毫米平头螺丝刀以及CY4500 EZ - PD™协议分析仪。

1.3 快速上手

若想快速了解套件功能，可参考“套件操作”章节的说明。

二、硬件详解

2.1 电路板细节

EVK板上有多个关键组件。如U3是EZ - PD™ BCR - PLUS控制器，管理USB Type - C端口并控制负载开关；U2是USB - I2C桥接控制器，用于下载固件和配置BCR - PLUS设备；SW1是旋转开关，用于改变VBUS上协商的最大电压等。通过套件网页上的设计文件，可获取详细的物料清单列表。

2.2 BCR系统概述

传统DC供电的电子设备通常使用桶形插座连接器和相应的DC桶形电源适配器。USB Type - C的出现为高功率设备提供了标准化的电源解决方案。EZ - PD™ BCR - PLUS控制器采用即插即用的方式，使从DC桶形连接器向USB Type - C连接器的过渡更加轻松。CY4534 EZ - PD™ BCR - PLUS EVK一端的USB Type - C连接器可与电源适配器协商功率，另一端的端子块可连接带DC桶形插头的电缆，实现两者之间的转换。

2.3 框图和功能描述

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和电源传输控制器。
• 集成精密Rd和死电池Rd终端电阻。
• 集成从VBUS供电的稳压器。
• 支持带压摆率控制的高压P - MOSFET栅极驱动器。
• 支持片上过压保护（OVP）和欠压保护（UVP），保护系统免受故障影响。
• 支持传统充电协议（BC1.2、QC2.0、AFC和苹果充电）。
• 在CC、VBUS、DP和DM引脚上提供系统级ESD保护。

2.3.2 DC功率传输系统

USB Type - C电源适配器提供的电源通过一组背对背的功率PMOSFET传输到外部设备或负载。这些PMOSFET具有多种功能，如限制涌入电流、在VBUS输入超出范围时保护系统、在电源适配器无法提供所需电压时关闭负载开关等。

2.3.3 VBUS电压和电流选择器

BCR - PLUS设备与USB Type - C电源适配器协商的电压和电流范围由一组电阻分压器决定。VBUS_MIN和VBUS_MAX引脚的分压器确定最小和最大协商电压，ISNK_COARSE和ISNK_FINE引脚的分压器确定工作电流。通过合理设置这些电阻值，可满足不同的电源需求。

2.3.4 故障LED和VBUS供电LED

故障LED（LED2）在多种条件下会亮起，如无法协商USB - PD合同、电源适配器提供的电压或电流不符合要求、负载电流超过阈值等。VBUS供电LED（LED1）用于指示系统电源状态。

2.3.5 备用电源选择跳线

EVK板上的3针跳线（J5）用于选择备用电源，在调试过程或使用EZ - PD™配置实用程序更新BCR - PLUS设备配置参数时，需根据不同情况设置跳线位置。

2.3.6 外部主机处理器接口（HPI）连接头

HPI是基于I2C的专有协议，EVK的HPI引脚通过外部连接头引出，外部嵌入式控制器可直接连接这些引脚，与BCR - PLUS设备进行通信。

2.3.7 传统充电模式选择跳线

通过设置J6跳线的状态，可选择支持所有传统充电协议或仅支持BC1.2协议。

2.4 改变从电源适配器请求的VBUS电压和电流

BCR - PLUS设备执行能力匹配算法，从连接的USB Type - C电源适配器中选择最佳的电压和电流。内部基于VBUS电压和电流选择引脚维护一个“接收器能力”列表。若要修改VBUS_MAX值，可使用旋转开关；修改VBUS_MIN、ISNK_COARSE和ISNK_FINE值，则需在电路板底部安装正确的电阻值。

三、套件操作

3.1 演示所需外部硬件

包括USB Type - C电源适配器或移动电源、支持传统充电协议的USB Type - A电源适配器、各种电缆、电子设备及相应的DC桶形电源适配器、螺丝刀、剥线钳、USB micro - B电缆和万用表等。

3.2 运行演示

3.2.1 演示1：使用万用表和EZ - PD™协议分析仪测试

将万用表连接到EVK的DC_OUT端子块（J2），同时可并联电子负载。连接EZ - PD™协议分析仪，观察USB电源传输数据包。通过设置VBUS_MAX旋转开关的不同位置，验证万用表显示的电压是否符合预期。

3.2.2 演示2：使用EZ - PD™配置实用程序更改接收器能力

通过一系列操作，如设置跳线、连接USB micro - B电缆、安装必要的软件和驱动、使用EZ - PD™配置实用程序读取和修改配置参数等，可改变BCR - PLUS设备的接收器能力，使其始终请求5 V的电源。

3.2.3 演示3：测试传统充电模式功能

使用万用表测试支持传统充电协议的USB Type - A电源适配器提供的电压。通过设置J6跳线和VBUS_MAX旋转开关，验证在不同条件下的充电电压。

3.3 能力不匹配时EVK的行为

当连接的USB Type - C电源适配器能提供符合VBUS_MIN和VBUS_MAX限制的VBUS电压时，EVK会打开负载开关；若不匹配，BCR - PLUS设备会指示能力不匹配并关闭负载开关，同时故障LED亮起，协商5 V合同并开启1 A负载开关。

四、术语解释

文档中涉及许多Type - C连接性和USB电源传输协议的术语，如交替模式、配置通道（CC）、电源数据对象（PDO）等。理解这些术语对于正确使用和配置CY4534 EZ - PD™ BCR - PLUS EVK至关重要。

总的来说，CY4534 EZ - PD™ BCR - PLUS评估套件为电子工程师们提供了一个全面、便捷的平台，用于评估和实现从传统桶形连接器到USB Type - C连接器的电源设计转换。通过深入了解其硬件特性和操作方法，相信工程师们能在实际项目中充分发挥其优势。大家在使用过程中有没有遇到一些有趣的问题呢？欢迎在评论区分享。