MAX16972A评估套件：汽车USB 2.0保护IC评估利器

在汽车电子领域，USB接口的应用越来越广泛，对USB接口的保护也变得至关重要。MAX16972A评估套件为评估MAX16972和MAX16972A汽车USB 2.0保护IC提供了一个便捷的平台。下面，我们就来详细了解一下这个评估套件。

文件下载：MAX16972AGTEVKIT#.pdf

一、概述

MAX16972A评估套件用于演示MAX16972和MAX16972A汽车USB 2.0保护IC。这些IC支持高速、全速和低速操作，并且集成了专门的充电和主机充电器端口检测电路，能够为符合苹果1A专用充电模式、USB - IF主机充电器端口检测协议和中国YD/T 1591 - 2009标准的消费设备实现快速充电。具有自动检测功能的专用充电模式可自动为连接的便携式设备选择正确的专用充电协议。带有GEEB和GTEB后缀的IC还支持根据USB - IF OTG规范对+5V总线进行独立控制，并增加了苹果2.1A专用充电支持。

评估套件有两种版本可供选择：MAX16972AGTEVKIT#（TQFN版本）和MAX16972AGEEVKIT#（QSOP版本），分别安装了MAX16972AGTEB/V+和MAX16972AGEEB/V+。这些用户友好的评估套件由于板载MAX15007A汽车稳压器提供IN逻辑电源，可直接连接到USB主机端口。

二、特性亮点

1. 高速数据开关

具备900MHz带宽的USB 2.0数据开关，能够满足高速数据传输的需求。

2. 集成充电和检测电路

集成了专用充电和主机充电器端口检测电路，支持500mA至3A的充电电流。

3. 多模式兼容

支持USB 2.0的低速、全速和高速操作，确保与各种USB设备的兼容性。

4. 全面保护功能

在受保护的HVBUS输出端提供短路到电池、短路到地和过流保护；在受保护的HVD+和HVD - 输出端提供短路到电池和短路到HVBUS保护。

5. 电源灵活性

可采用USB供电或用户提供的电源。

6. 成熟的PCB布局

经过验证的PCB布局，并且套件已完全组装和测试，减少了工程师的开发时间。

三、快速启动指南

1. 所需设备

• MAX16972A评估套件
• 5V、3A直流电源（电源A）
• 18V、2A直流电源（电源B）
• 10Ω、5W电阻（负载A）和10Ω、40W可调电阻（负载B）
• 电压表或示波器

2. 操作步骤

• 初始设置：将SW1 - EN开关设置为1位置，SW1 - CHEN开关设置为0位置，确保跳线JU7的跳线器安装在引脚1 - 2之间。
• 连接负载：在评估套件的红色HVBUS测试点和GND1测试点之间连接负载A。
• 电源设置与连接：将电源A输出设置为5V并禁用输出，将电源A的正极连接到评估套件的红色VBUS测试点，将电源A连接到评估套件的黑色GND2测试点；将电源B输出设置为18V，电流限制设置为2A并禁用输出，将电源B的接地端连接到GND1测试点，将电源B的正极连接到测试线（18V测试线）备用。
• 电压测量与验证：将电压表或示波器的接地参考连接到GND1测试点，启用电源A的5V电源，启用电源B的18V电源，使用电压表或示波器探测HVBUS测试点，验证电压是否为5V，同时验证电源A的输出电流是否约为500mA。

3. 故障模拟测试

• 过压事件模拟：分别将18V测试线连接到J1 USB连接器的D - 或D +数据线以及HVBUS测试点，观察电源A输出电流和FAULT PCB焊盘电压的变化，移除测试线后再次观察恢复情况。
• 短路到地事件模拟：用测试线将HVBUS测试点连接到GND1测试点，观察电源A输出电流和FAULT PCB焊盘电压的变化，移除测试线并重新连接负载A后观察恢复情况。
• 欠压事件模拟：对于受保护的HVBUS引脚，通过调整可调负载B的值来模拟欠压事件；对于BUS引脚，通过降低电源A的电压来模拟欠压事件，观察相应的电流和电压变化以及恢复情况。
• 低RISET事件模拟：将ISET测试点连接到GND2测试点，观察电源A输出电流和FAULT PCB焊盘电压的变化，移除测试线后观察恢复情况。

4. 专用充电功能测试

若要测试专用充电功能，需要一个支持USB - IF BC1.2 DCP、中国YD/T1591 - 2009或苹果专用充电的便携式设备。通过设置SW1 - EN和SW1 - CHEN开关的位置，将MAX16972AGEEB/V+置于苹果1A/DCP自动检测模式或苹果2.1A/DCP自动检测模式。确保ISET电阻设置允许的充电电流等于或大于便携式设备的最大充电电流，使用设备制造商提供的USB电缆将便携式设备连接到评估套件，若设备以快速充电操作预期的电流充电，则测试成功。

四、硬件详细描述

1. 保护功能

该评估套件所演示的MAX16972和MAX16972A系列汽车USB保护IC，具有集成的快速充电电路、USB - IF主机充电器端口检测功能，在5V总线和USB数据线上提供过压和高ESD保护。5V总线还能防止过流和短路到地的情况，电流限制可在500mA至1A之间设置。USB数据线保护包括ESD和过压保护（OVP），适用于所有操作模式，无论是否使用USB收发器。

2. 短路保护实现

HVBUS短路到电池保护通过外部功率FET实现，内部电荷泵驱动该FET的栅极，产生7V（最小值）的栅源电压。若不需要HVBUS短路到电池保护，可移除外部FET并将HVBUS引脚直接连接到S_DMOS引脚。同时，受保护的HVBUS输出端还提供短路到地和过流保护，保护内部BUS电源轨免受过流故障影响。

3. 工作模式与阻抗设计

IC支持USB高速、全速和低速操作，所有USB信号走线均设计为90Ω差分阻抗。

4. 电流限制设置

IC可通过连接在ISET引脚上的电阻设置功率开关的正向电流限制，评估套件PCB出厂时安装了15.4kΩ电阻。

5. 设备使能与充电检测使能

设备的使能引脚根据评估的设备不同，可为高电平有效或低电平有效，通过设置SW1 - EN开关来控制使能引脚的高低电平。CHEN用于启用IC的主机充电端口检测电路，通过设置SW1 - CHEN开关来控制其逻辑电平。

6. 电源供应

USB收发器电源通过J2 USB连接器或VBUS和GND2测试点设置，受保护的USB HVBUS连接到J1 USB连接器和HVBUS测试点。默认情况下，逻辑电源（IN）由板载MAX15007A 3.3V稳压器提供，用户也可通过EXT_VIN和GND2测试点施加外部逻辑电源，并将跳线JU7的跳线器置于2 - 3位置。

五、订购信息

PART	TYPE
MAX16972AGTEVKIT#	EV Kit - TQFN Version
MAX16972AGEEVKIT#	EV Kit - QSOP Version

其中，#表示符合RoHS标准。

六、故障条件

故障条件引脚（FAULT）为低电平有效，评估套件板上的上拉电阻（R5）连接到IN电源。

七、总结

MAX16972A评估套件为工程师提供了一个全面的平台，用于评估MAX16972和MAX16972A汽车USB 2.0保护IC的性能和功能。通过详细的快速启动指南和丰富的故障模拟测试，工程师可以深入了解这些IC的特性和保护机制。其成熟的PCB布局和多种保护功能，为汽车USB接口的设计提供了可靠的保障。你在使用类似评估套件时，是否也遇到过一些特别的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。