BD93E11GWL-EVK-001：独立式PD控制器评估板全方位解析

在电子设备快速发展的今天，USB PD（功率传输）技术凭借其高效、灵活的充电特性，在各类设备中得到了广泛应用。ROHM公司的BD93E11GWL-EVK-001独立式PD控制器评估板，为工程师们提供了一个便捷的平台，用于评估和开发基于USB PD技术的产品。今天，我们就来深入了解一下这款评估板。

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评估板概述

BD93E11GWL-EVK-001评估板实现了BD93E11GWL独立式PD控制器IC的Sink模式。它能够通过板上DIP开关的配置，与连接的源设备进行Type-C连接并达成PD合约。该评估板支持在Dead Battery模式下独立运行，无需外部电源，依靠VBUS供电。评估板会根据与源设备的协商结果，通过VSNK端子提供电源和电压，这意味着任何由最高80W/20V的交流适配器或稳压电源供电的现有电路板，都可以作为Type-C/PD电源与该评估板配合使用并进行评估。

评估板工作条件

参数	最小值	典型值	最大值	单位	条件
VBUS电源	3.67	5.0	22	V
VSRC5V电源	3.1	5.0	5.5	V
VSNK输出电压	4.75	5.0	22	V	由USB标准和连接的源设备保证
VSNK输出电流范围			3.0/5.0	A	取决于Type-C电缆。实际负载电流取决于连接到VSNK端子的Sink设备的运行情况

评估板功能详解

评估板具备多种实用功能，以下是主要功能的详细介绍：	编号	功能	丝印标识	描述	默认设置
1	Type-C接口	CN_USB	认证的USB Type-C接口，TID: 5,200,000,020	-
2	输入系统电源/地	VSNK, GND	为系统或现有外部电路板提供输出	-
4	启用OTP	JP_OTP	使用PTC热敏电阻启用/禁用（OTP）过温保护配置。EN短接：启用；EN断开：禁用	启用
6	选择自动Sink请求	SW_VMAX, SW_VMIN, SW_PMIN	自动选择USB PD合约的功率和电压范围	VMAX = Set8, VMIN = Set1, PMIN = Set1, (5V to 20V, 0.5W)
7	Sink就绪指示灯	LD_SNKR	当包括Type-C连接和USB PD合约在内的一系列过程完成时亮起。请注意，指示灯亮起并不意味着VBUS正在为VSNK供电。当由于源端功率能力较低而建立5V PD合约时，指示灯也会亮起	-
8	方向指示灯	LD_ORI	指示连接的Type-C的方向（正常或翻转），ON：通过CC2连接；OFF：通过CC1连接或未连接	-
9	电源指示灯	LD_POWER	指示LSI的电源状态。ON：LSI已供电；OFF：无电源供应	-
10	监控USB PD通信	CC1, CC2	用于监控Type-C电压电平以及USB PD通信的端子	-
	监控VBUS状态	VBUS	用于监控VBUS电压的端子	-
11	监控功能	SNKRDY, ORIENT	用于监控LSI特性的端子	-
13	5V源电源	VSRC5V	来自外部电源的5V电源。将VSRC5V连接到通常来自系统电池的5V电源	-
14	USB 1.x / 2.0通信	JP_USBD1, JP_USBD2	USB 1.x / 2.0 D+(P)/D-(N)的通信端子，JP_USBD1：CC1侧；JP_USBD2：CC2侧	-

评估板操作流程

上电准备

1. 确认JP_VIOSEL和JP_STP是否通过跳线短接。如果这些端子上没有跳线，评估板将无法正常工作。强烈建议进行检查（默认情况下这些跳线是存在的）。
2. 如果使用外部PTC热敏电阻进行过温保护，请在JP_TOP上短接EN和ADCIN。如果不使用，则短接ADCIN和SGND。
3. 根据所需的PD合约设置SW_VMAX、SW_VMIN和SW_PMIN。更多信息请参考相关文档。

操作检查

1. 准备任何源设备，如Type-C/PD适配器，然后通过电缆将其连接到评估板上的Type-C接口。如果需要监控CC信号上的事务，请在源设备和评估板之间插入一个USB Type-C/PD协议分析仪。
2. 当LD_VBRDY亮起时，表示与源设备的连接已完成。LD_ORI显示插入插头的方向。
3. 使用数字万用表确认VSNK的合约电压。如果没有监测到VSNK电压，可能的原因包括：Type-C设备无法被端口识别为Sink或源设备；连接的源设备无法满足由PMIN或VMIN配置的所需功率或电压；由于连接到VSNK的负载产生的浪涌电流，源端或评估板端可能出现过压导致的锁存关闭状态。评估板没有针对浪涌电流的对策，因此系统需要采取措施防止浪涌电流。

更改PD合约配置

需要注意的是，SW_VMAX、SW_VMIN和SW_PMIN的配置在上电时存储。动态更改DIP开关不会在操作过程中更改配置。要设置新的配置，请执行以下步骤：

1. 如果已上电，请关闭VSRC5V。
2. 从Type-C接口拔下Type-C电缆，并将其与源设备断开连接。
3. 根据需要更改SW_VMAX、SW_VMIN和SW_PMIN。
4. 如果需要，为VSRC5V上电。新的配置将在上电时存储。
5. 通过Type-C电缆将源设备重新连接到评估板的Type-C接口。

USB PD合约范围配置

该评估板可以根据SW_VMAX、SW_VMIN、SW_PMIN DIP开关的设置自动设置USB PD合约的范围。评估板可以与具有“USB PD可合约范围”内范围的PD源达成合约。要更新由SW_VMAX、SW_VMIN和SW_PMIN分配的范围，评估板需要进行一次电源循环。电源循环可以通过与源设备断开连接并失去VSRC5V的电源来实现。如果没有VSRC5V，则只需与源设备断开连接即可。

USB PD合约范围表

设置	SW_VMAX[V]	SW_VMIN[V]	SW_PMIN[W]
1	5 *	5 *	0.5
2	9 *	9 *	7.5
3	12	12	15
4	15 *	15 *	27
5	16	16	36
6	18	18	45
7	19	19	60
8	20 *	20 *	80

开关详细信息

端子	SW_VMAX	SW_VMIN	SW_PMIN
描述	USB PD合约的上限电压。设备不会达成超过此值的合约。该值不应小于SW_VMIN。如果SW_VMAX小于SW_VMIN，将以5V@0.1A运行。	USB PD合约的下限电压。设备不会达成低于此值的合约。如果需要特定的固定电压，请将SW_VMAX设置为等于SW_VMIN。该值不应大于SW_VMAX。如果SW_VMIN大于SW_VMAX，将以5V@0.1A运行。	USB PD合约的下限功率，应满足Sink设备能够运行的最小功率。如果电源能力不足，产品无法与源设备达成合约。合约电流下Sink的最大电流取决于源的最大电流能力。如果SW_PMIN / min (SW_VMAX或SW_VMIN)超过5A，则将以5V@0.1A运行。

过温保护

评估板使用安装在板上的热敏电阻RTHD实现过温保护。保护的检测阈值设置为120°C，当PTC热敏电阻周围的温度达到设定温度时，设备会关闭VBUS电源线上的Nch-MOS FET（Q20和Q21），以安全地将VBUS与系统隔离。要启用此保护，请使用跳线将JP_OTP的EN和ADSIN连接起来。

过温保护参数

项目	参数
检测温度 [°C]	120
实施的PTC热敏电阻（RTHU）	MURATA PRF15BD102QB6RC
开启阈值 [V]	0.780
关闭阈值 [V]	0.470
分压电阻RTHU [Ω]	22k

评估板的其他信息

零件清单

评估板包含多种电子元件，如IC、FET、电容、电阻、连接器、LED、开关等，每个元件都有其特定的型号和参数。例如，IC采用了ROHM的BD93E11GWL，电容和电阻也来自不同的制造商，具有不同的容值和阻值。

电路板布局

评估板的PCB为4层板，采用FR-4材料，尺寸为70mm x 50mm x 1.6mmt，铜厚为1oz（35μm）。文档中还提供了顶层、中间层和底层的布局图。

参考应用数据

文档中提供了USB PD协商在20V时的波形图，以及详细的PD通信波形图。这些波形图对于分析和调试USB PD系统非常有帮助。同时，还推荐了一些相对便宜的协议分析仪，如Total Phase USB Power Delivery Analyzer TP350110和TELEDYNE LECROY Mercury T2C Protocol Analyzer USB-TMPD-M02-X，用于USB PD通信的分析和调试。

BD93E11GWL-EVK-001评估板为工程师们提供了一个全面的平台，用于评估和开发基于USB PD技术的产品。通过深入了解评估板的功能、操作流程和配置方法，工程师们可以更好地利用该评估板进行产品设计和测试。你在使用类似评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。