STM32拍了拍你，遞來(lái)一份高性價(jià)比USB PD 3.0 PPS適配器參考設(shè)計(jì)
憑借極大的擴(kuò)展能力，普遍通用性，正反可插，更小尺寸的設(shè)計(jì)，快充直充功能，USB Type-C?PD 3.0定義了一個(gè)真正的集音視頻流、數(shù)據(jù)傳輸和供電為一體的線纜解決方案，已經(jīng)成為每一款個(gè)人計(jì)算與連接設(shè)備的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
USB PD 3.0為可編程電源(PPS)模式提供了一種新型增強(qiáng)供電數(shù)據(jù)對(duì)象（APDO）。移動(dòng)設(shè)備可以高精度地在規(guī)定范圍內(nèi)請(qǐng)求和控制電源適配器的輸出電壓，并實(shí)現(xiàn)可編程電流折返。它提供了一種新的支持直充和其他充電算法的機(jī)制。PPS提供20mV /step電壓分辨率，最小電壓可降至3.3V。由于采用PPS設(shè)計(jì)的便攜式電源適配器可以繞過(guò)設(shè)備端的電源管理芯片，直接為移動(dòng)設(shè)備內(nèi)的電池充電，包括智能手機(jī)，因此有助于解決移動(dòng)設(shè)備端電源管理的散熱和成本方面的問(wèn)題。
ST基于STM32G0 MCU的解決方案結(jié)合了中間件、配置和調(diào)試工具以及硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，是專門(mén)為解決USB Type-C?挑戰(zhàn)而設(shè)計(jì)的，為實(shí)現(xiàn)USB Type-C?和Power Delivery（PD）提供了極大的靈活性。
STEVAL-USBPD27S27W AC-DC適配器參考設(shè)計(jì)是ST推出的一款高集成度高性價(jià)比的USB PD適配器解決方案，可作為USB Type-C?供電，支持可編程電源（PPS），并具有自適應(yīng)同步整流功能。只需最少的材料清單，就可讓用戶輕松設(shè)計(jì)出緊湊、高性價(jià)比的適配器。
該參考設(shè)計(jì)支持廣泛的輸入電壓，并提供兩個(gè)經(jīng)過(guò)良好調(diào)節(jié)的固定PDO（5V @ 5A，9V @ 3A）和兩個(gè)APDO（5VProg @ 5A和9VProg @ 3A），它們已微調(diào)至標(biāo)稱電壓范圍（可編程電源或PPS），從而按照USB PD規(guī)范的要求管理VCONN。
該適配器滿足最嚴(yán)格的節(jié)能建議（EU CoC – Tier 2ver.5和DOE Level VI），確保空載功耗小于40mW。所有PDO均符合CoC ver.5- Tier 2和DOE VI級(jí)別的要求（除9VProg @ 3A APDO之外)，從而確保在工作模式下保證符合四點(diǎn)平均效率的最低要求。
該系統(tǒng)在115 VAC和230 VAC輸入電壓下的半載和滿載情況下，可以通過(guò)EN55022（B類）平均檢測(cè)模式下的傳導(dǎo)噪聲測(cè)試。
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https://www.st.com/content/st_com/en/products/evaluation-tools/solution-evaluation-tools/psu-and-converter-solution-eval-boards/steval-usbpd27s.html#overview
硬件架構(gòu)
該參考設(shè)計(jì)的硬件架構(gòu)主要包括三個(gè)主要部分：
基于STD7N65M6 MDmesh??M6主MOSFET實(shí)現(xiàn)QR反激式拓?fù)涞?strong>電源部分；
嵌入STCH03初級(jí)PWM控制器的功率控制部分；
基于Arm Cortex-M0 + 內(nèi)核MCU STM32G071KB的數(shù)字控制部分。
該MCU用于管理USB PD堆棧，控制USB Type-C連接器，啟用VBUS和VCONN電源路徑并運(yùn)行自適應(yīng)同步整流算法。
STM32CubeG0包的USB-PD 3.0中間件堆棧在STM32G071KBU6N上運(yùn)行。?
在初級(jí)側(cè)，STCH03控制器在同一封裝中集成了高性能低壓PWM控制器芯片和650 V HV啟動(dòng)單元，使引腳數(shù)更少。它可以工作在不同的模式下，即QR激活模式，谷值跳躍模式和突發(fā)模式，確保在不同的輸入電壓和輸出負(fù)載條件下具有較高的效率。
在次級(jí)側(cè)，由于嵌入式UCPD接口管理USB Type-C連接器和PD 3.0通信協(xié)議，同時(shí)通過(guò)其通用外設(shè)和功能集控制自適應(yīng)同步整流，因此STM32G0提供了更高的集成價(jià)值。
隨附的TCPP01-M2將USB-C連接器安全連接到MCU，提供最高的耐用性并防止任何破壞性的靜電放電（ESD）。它提供對(duì)配置通道（CC）引腳的防護(hù)，并符合IEC61000-4-2級(jí)別4要求的的22V耐受及ESD保護(hù)能力。ESDA15P60確保VBUS上的ESD保護(hù)高于30 kV。
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https://www.st.com/resource/en/data_brief/steval-usbpd27s.pdf
軟件包
STSW-USBPD27SFW軟件包包含應(yīng)用程序源代碼，用于驗(yàn)證STEVAL-USBPD27S 27W AC-DC USB-C和具有PPS功能的電源適配器的功能。
該應(yīng)用程序固件在集成到STEVAL-USBPD27S上的主流ARM??Cortex?-M0+ 32位STM32G071微控制器上運(yùn)行，并嵌入來(lái)自STM32CubeG0固件包的USB-PD 3.0中間件堆棧，從而使該解決方案與USB兼容Type-C v.1.3和PDv.3.0規(guī)范。
STSW-USBPD27SFW嵌入了三個(gè)專有軟件IP（作為已編譯的庫(kù)），這些IP使STM32G071微控制器能夠管理同步整流（SR）機(jī)制，并以輸出電壓/電流運(yùn)行以應(yīng)對(duì)可編程電源功能。因此，微控制器充當(dāng)了同步整流管理器和USB PD控制器，最大限度地提高了電源轉(zhuǎn)換效率，降低了系統(tǒng)級(jí)功耗和BOM組件。這些要求以及微控制器的低功耗模式使解決方案符合能源效率法規(guī)（CoC Tier 2和DoE Level VI）的低待機(jī)功耗要求。
應(yīng)用固件使適配器能夠提供兩個(gè)固定的PDO（5V-5A，9V-3A），用于支持恒定電壓（CV）充電模式，和兩個(gè)APDO（5 VProg-5A，9 V Prog-3A）并支持以20 mV為步長(zhǎng)調(diào)整輸出電壓，以實(shí)現(xiàn)在恒流（CC）模式下以50 mA的步長(zhǎng)調(diào)整輸出電流。
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https://www.st.com/content/st_com/en/products/embedded-software/evaluation-tool-software/stsw-usbpd27sfw.html
STEVAL-USBPD27S的設(shè)置和編程
設(shè)置
打開(kāi)STEVAL-USBPD27S的包裝：該板已經(jīng)編好程。
通過(guò)CN1孔將開(kāi)發(fā)板連接至交流電源。該板可在通用輸入電源電壓范圍內(nèi)工作：90 V至264 V，線頻：45 Hz至65 Hz。
給電路板供電，將電源連接到Type-C插座。
編程
通過(guò)隨附的電纜將STLINK-V3 MINI連接到STEVAL-USBPD27S CN4。
給電路板供電。
使用推薦的IDE進(jìn)行編程/調(diào)試。
調(diào)試STM32CubeIDE
STM32CubeIDE是意法半導(dǎo)體先進(jìn)的C/C++ 開(kāi)發(fā)平臺(tái)，具有豐富特性。打開(kāi)項(xiàng)目，瀏覽STM32CubeIDE 文件夾，打開(kāi).project文件，路徑是：$/Firmware/Projects/STEVALUSBPD27S/Applications/USB_PD/STEVALUSBPD27S/STM32CubeIDE。用戶可通過(guò)IDE特性調(diào)試/修改代碼。
監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)記錄
集成的USBPD Trace
使用STM32CubeMonitor-UCPD軟件檢索有關(guān)應(yīng)用程序行為的有用信息。
通過(guò)STLINK-V3 MINI串行通信通道，并通過(guò)嵌入在STSW-USBPD27S中的USB PD-Trace實(shí)用程序，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊TM32CubeMonitor-UCPD GUI。
步驟
將STLINK-V3 MINI連接到STEVAL-USBPD27S CN4連接器
在PC上運(yùn)行STM32CubeMonitor-UCPD軟件
單擊GUI右下角的跟蹤
選擇STEVAL-USBPD27S提供的COM端口
連接電源設(shè)備
獲得所有跟蹤信息。
