EZ - PD™ BCR：USB Type - C 端口控制器的卓越之选

在电子设备的电源管理领域，USB Type - C 接口凭借其强大的供电能力和多功能性，正逐渐成为主流。而 EZ - PD™ BCR 作为一款高度集成的预编程 USB Type - C 端口控制器，为具有传统桶形连接器或 USB 微型 B 连接器的电子设备提供了出色的电源解决方案。

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一、产品概述

EZ - PD™ BCR 由赛普拉斯（现英飞凌旗下公司）开发，主要针对如无人机、智能音箱、电动工具等使用传统电源接口的可充电设备。它符合最新的 USB Type - C 和 USB 电力传输（PD）标准，能让用户仅需少量外部组件，无需进行固件开发，就可将设备的供电方式从桶形连接器转换为 USB - C 连接器。该产品集成了完整的 USB Type - C 收发器、USB PD 策略管理器、带软启动的负载开关控制器、USB Type - C 端口所需的所有终端电阻以及系统级 ESD 保护，采用 24 引脚 QFN 封装，支持扩展工业温度范围（–40°C 至 +105°C）。

二、关键特性剖析

（一）USB Type - C 和 USB - PD 支持

1. 协议标准：支持 USB PD3.0 Revision 2.0 Version 1.3，能确保与各种符合该标准的设备进行稳定的电力传输和数据通信。
2. 时钟与振荡器：集成振荡器，无需外部时钟，简化了电路设计，降低了成本和电路板空间需求。同时，还具备可配置电阻 (R_{D})，方便根据不同应用场景进行灵活调整。

（二）电源管理

1. 供电范围：支持一个 USB Type - C 端口，工作电压范围为 3.0 - 24.5 V（耐压 30 V），能适应多种电源适配器的输出电压。
2. 5V 传统充电：支持连接 USB Type - A 端口时的 5V 操作，为设备提供了更多的充电选择。

（三）系统级保护

1. ESD 保护：在 CC、VBUS_IN、DC_OUT、D +、D -、HPI_SDA 和 HPI_SCL 引脚提供系统级 ESD 保护，能有效防止静电对芯片的损坏，基于 IEC61000 - 4 - 2 4C 级标准，可承受 ± 8 kV 接触放电和 ±15 kV 空气间隙放电。
2. 故障保护：具备 VBUS 到 CC 短路保护和片上过压保护（OVP），当出现短路或过压情况时，能及时保护芯片和设备安全。

三、功能模块详解

（一）USB - PD 子系统

1. 物理层通信：USB - PD 物理层由发射器和接收器组成，基于 USB PD 3.0 标准在 CC 通道上传输 BMC 编码数据，通信为半双工模式，并采用碰撞避免机制，减少通信错误。
2. 终端电阻 (R_{D})：该电阻用于实现连接检测、插头方向检测以及建立 USB UFP 角色。在未供电状态下，作为接收器角色时，CC 引脚需要 (R{D}) 电阻，EZ - PD BCR 通过将死电池 (R{D}) 电阻连接到两个 CC 引脚来实现这一功能。
3. 过压与短路保护：集成的硬件模块可对 VBUS 进行过压保护，阈值和响应时间可配置；同时，能对 CC1 和 CC2 引脚提供 VBUS 短路保护，当发生短路时，可承受一定电压范围的冲击，并能通过 IEC ESD 保护二极管钳位临时高振铃电压。
4. 负载开关与驱动：集成的负载开关控制器可驱动 VBUS 接收路径上的外部 PFET，具有软启动功能，可限制系统连接外部负载并上电时的浪涌电流。此外，SAFE_PWR_EN 栅极驱动器可在无法协商所需电源合约时，驱动备用负载开关/FET，使系统以有限模式运行。
5. VBUS 放电：集成的 VBUS 放电 FET 可在分离条件下对 VBUS 进行放电，满足 USB - PD 规范的时序要求。

（二）集成 (I^{2}C) 块

EZ - PD BCR 具有 (I^{2}C) 从接口，从地址为 0x08，可连接到 (I^{2}C) 主机。该接口能以高达 1 Mbps（快速模式加）的速度运行，兼容 (I^{2}C) 标准模式、快速模式和快速模式加设备，但在某些方面不完全符合 (I^{2}C) 规范，如快速模式加的 (IOL) 规范和最小下降时间要求。

四、引脚功能与应用

（一）引脚说明

EZ - PD BCR 的 24 引脚 QFN 封装各引脚具有特定功能，如 VBUS_MIN 和 VBUS_MAX 引脚通过连接电阻分压器来指示系统所需的最小和最大电压；VBUS_FET_EN 和 SAFE_PWR_EN 引脚用于驱动 FET；FAULT 引脚用于指示电源适配器是否能提供所需的电压和电流或是否检测到过压事件等。

（二）应用电路

基于 EZ - PD BCR 的应用电路主要由 USB Type - C 插座、电源子系统和四组电阻分压器网络组成。电阻分压器网络用于确定 EZ - PD BCR 与 USB Type - C 电源适配器协商的电压和电流范围。FAULT 引脚可指示电压故障，当出现故障时，应用的输出电压将降至 0V，芯片会尝试进行协议重置以恢复正常。

五、电气规格与订购信息

（一）电气规格

包括绝对最大额定值、设备级规格、数字外设规格、系统资源规格等，涵盖了电压、电流、功率、温度等多个方面的参数，为工程师在设计电路时提供了详细的参考。

（二）订购信息

目前 EZ - PD BCR 有 CYPD3177 - 24LQXQ 型号可供选择，适用于桶形连接器替换或通用 UFP 接收器应用，采用 24 引脚 QFN 封装。

六、总结与思考

EZ - PD™ BCR 以其高度集成的特性、丰富的功能和完善的保护机制，为电子设备的 USB Type - C 供电方案提供了可靠的选择。在实际应用中，工程师可以根据设备的具体需求，合理选择引脚配置和电阻分压器网络，以实现最佳的电源管理效果。同时，在使用 (I^{2}C) 接口时，需要注意其与标准规范的差异。大家在实际设计中，是否遇到过类似芯片在兼容性方面的问题呢？如何解决的呢？欢迎在评论区分享经验。