探索BD93F10MWV-EVK-001：独立PD控制器评估板的深度解析

在电子设备的电源管理领域，USB PD（Power Delivery）技术正发挥着越来越重要的作用。今天，我们就来深入探讨一款名为BD93F10MWV-EVK-001的独立PD控制器评估板，看看它有哪些独特之处。

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一、评估板概述

BD93F10MWV-EVK-001实现了BD93F10MWV在Sink模式下的独立PD控制器IC功能。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协议。而且，该评估板在Dead Battery模式下可独立运行，无需外部电源，依靠VBUS供电，能根据与源设备的协商结果，通过VSNK端子为其他设备供电。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，都可以使用该评估板作为Type-C/PD电源进行评估。

二、操作条件

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设备操作

从这些参数可以看出，评估板在电源和输出方面有一定的范围限制，工程师在使用时需要根据实际情况进行合理配置。

三、功能描述

评估板的功能通过丝印标识，具体如下：

1. Type-C接口（CN_USB）：经过认证的USB Type-C接口，TID为5,200,000,020。
2. 输入系统电源/地（VSNK, GND）：为外部设备提供系统输出。
3. 启用OTP（JP_OTP）：可通过PTC热敏电阻启用或禁用过温保护功能。
4. 自动Sink请求选择（SW_VMAX, SW_VMIN, SW_PMIN）：自动选择USB PD协议的功率和电压范围。
5. 状态指示灯（LD_VBR、LD_ORI、LD_POWER）：分别指示Type-C连接和USB PD协议完成、连接的Type-C方向以及LSI的电源状态。
6. 监测功能（CC1, CC2、VBUS、VBRDY, ORIENT）：用于监测Type-C电压、USB PD通信、VBUS电压和LSI特性。
7. 5V电源（VSRC5V）：来自外部电源的5V供电，通常源自系统电池。
8. USB 1.x / 2.0通信（JP_USBD1, JP_USBD2）：用于USB 1.x / 2.0的D+(P)/D-(N)通信。

这些功能为工程师提供了丰富的操作和监测手段，方便对USB PD协议进行评估和调试。

四、操作步骤

（一）上电准备

1. 确认JP_VIOSEL和JP_STP通过跳线短接，否则评估板可能无法正常工作。
2. 如果使用外部PTC热敏电阻进行过温保护，将JP_TOP上的EN和ADCIN短接；否则，将ADCIN和SGND短接。
3. 根据所需的PD协议设置SW_VMAX、SW_VMIN和SW_PMIN。

（二）检查操作

1. 准备一个源设备（如Type-C/PD适配器），通过电缆连接到评估板的Type-C接口。如有需要，可在源设备和评估板之间插入USB Type-C / PD协议分析仪，以监测CC信号的交易情况。
2. 当LD_VBRDY指示灯亮起时，表示与源设备的连接已完成，LD_ORI指示灯显示插入插头的方向。
3. 使用数字万用表确认VSNK的协议电压。如果没有监测到VSNK电压，可能是由于Type-C设备无法被识别、源设备无法满足所需的功率或电压，或者由于负载连接在VSNK上的浪涌电流导致过电压而进入锁定状态。

（三）更改PD协议配置

由于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改变配置。需要按以下步骤设置新配置：

1. 关闭VSRC5V电源（如果已上电）。
2. 从Type-C接口拔下Type-C电缆，并断开与源设备的连接。
3. 根据需要更改SW_VMAX、SW_VMIN和SW_PMIN。
4. 必要时为VSRC5V供电，新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。

五、USB PD协议范围配置

该评估板可以根据SW_VMAX、SW_VMIN和SW_PMIN的DIP开关设置自动设置USB PD协议的范围。需要注意的是，每个DIP开关只能有一个引脚处于ON状态，不允许多个位置同时ON，否则无法保证预期的操作。

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

评估板需要进行电源循环（即断开与源设备的连接并失去VSRC5V电源）来更新由SW_VMAX、SW_VMIN和SW_PMIN分配的范围。USB PD协议是在Type-C连接后，源设备和Sink设备之间通过CC1或CC2上的USB PD通信确定的。

六、过温保护

评估板使用板上安装的热敏电阻RTHD进行过温保护，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，设备将关闭VBUS电源线上的NchMOS FET（Q20和Q21），以安全地将VBUS与系统隔离。要启用此保护，需使用跳线将JP_OTP的EN和ADSIN连接起来。

七、部件清单

评估板包含各种电子元件，如IC、FET、电容器、电阻器、热敏电阻、连接器、LED、开关和接触引脚等。详细的部件清单如下：	部件编号	值	制造商	型号	尺寸 [mm(inch)]
U1	BD93F系列	ROHM	BD93F10MWV	5.00 x 5.00
Q10, Q11, Q20, Q21	RW4E075AJ	ROHM	RW4E075AJ	HEML1616L7
……	……	……	……	……

这些部件的具体参数和型号为工程师在进行电路设计和故障排查时提供了重要参考。

八、电路板布局

评估板的PCB采用3层FR-4材料，尺寸为70mm x 50mm x 1.6mmt，铜厚度为1oz（35μm）。提供了顶层、中间层和底层的布局视图，方便工程师了解电路板的结构和布线情况。

九、参考应用数据

文档中还提供了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且在USB IF Workshop中有足够优势的协议分析仪，如Total Phase USB Power Delivery Analyzer TP350110和TELEDYNE LECROY Mercury T2C Protocol Analyzer USB-TMPD-M02-X。

综上所述，BD93F10MWV-EVK-001评估板为电子工程师提供了一个全面的平台，用于评估和开发USB PD控制器。通过合理配置和操作，工程师可以更好地理解和应用USB PD技术，为电子设备的电源管理带来更多的可能性。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。