STMicroelectronics STEVAL-2STPD01評估套件包含一塊設有兩個Type-C?端口的擴展板，并集成了兩個STPD01可編程降壓轉換器，用于USB供電和NUCLEO-G071RB STM32 Nucleo-64開發(fā)板。STEVAL-2STPD01套件基于STPD01可編程降壓穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器通過I^2^C接口和UCPD外設控制，該UCPD嵌入在專用固件堆棧支持的STM32G071RBT6微控制器中。這樣就實現了USB Type-C和供電雙端口電源適配器的功率共享功能。

數據手冊：*附件：STMicroelectronics STEVAL-2STPD01評估套件數據手冊.pdf

STM STEVAL-2STPD01評估套件可在輸入功率固定時平衡兩個端口的功率，支持連接到各端口的USB PD設備發(fā)送的請求。該套件可利用STPD01轉換器的特性輸出多個電壓等級，可根據直流輸入功率輸出高達120W的功率（每個端口60W）。

該擴展板旨在堆疊在NUCLEO-G071RB開發(fā)板上，利用其微控制器的能力同時管理兩個UCPD外設。該板內嵌了TCPP02-M18 USB Type-C端口保護（用于供電應用）和L7983同步降壓開關穩(wěn)壓器。

包含演示用例的STSW-2STP01軟件包設計用于NUCLEO-G071RB STM32 Nucleo開發(fā)板，以充分展示STEVAL-2STPD01評估套件的USB Type-C和Power Delivery功能。

STEVAL-2STPD01符合USB Type-C 2.0和PD 3.0規(guī)范。

特性

• 兩個USB Type-C和供電電源端口
• 額定輸出功率高達120W（每端口60W），通過功率共享算法管理
• 每個端口多達四個輸出PDO（5V@3A、9V@3A、15V@3A、20V@3A）
• 直流輸入電壓范圍：6V至24V
• 符合USB Type-C 2.0和PD 3.0規(guī)范
• 兩個STPD01 DC-DC轉換器可通過I2C動態(tài)設置，適用于在USB PD應用中實現功率共享
• 兩個板載TCPP02-M18保護，面向USB Type-C和PD供電應用
• OVP、UVP、OC、短路和OTP保護
• VBUS上的浪涌保護 (8/20μs) 和系統(tǒng)級ESD保護
• CC線路上的系統(tǒng)級ESD保護符合IEC 61000-4-2 level 4要求（±8kV接觸放電）
• 符合RoHS指令

框圖

STEVAL-2STPD01評估套件技術解析與應用指南

一、產品概述

?STEVAL-2STPD01?是一款基于STPD01可編程降壓轉換器的USB Type-C? Power Delivery雙端口適配器評估套件。該套件由擴展板和NUCLEO-G071RB STM32 Nucleo-64開發(fā)板組成，實現了符合USB Type-C 2.0和PD 3.0規(guī)范的雙端口電源適配解決方案。

核心組件配置

• ?主控MCU?：STM32G071RBT6（主流Arm Cortex-M0+內核）
• ?電源轉換?：雙STPD01可編程降壓轉換器
• ?端口保護?：雙TCPP02-M18 USB Type-C保護芯片
• ?輔助電源?：L7983同步降壓開關穩(wěn)壓器（60V, 300mA）

二、關鍵技術特性

電源管理能力

• ?雙USB Type-C和Power Delivery源端口?
• ?輸出功率?：最高120W額定功率（每端口60W），通過功率共享算法管理
• ?輸出配置?：每端口支持最多四個PDO（5V@3A, 9V@3A, 15V@3A, 20V@3A）
• ?輸入電壓范圍?：DC 6V至24V

保護機制

• ?全面保護?：OVP（過壓保護）、UVP（欠壓保護）、OC（過流保護）、短路保護和OTP（過溫保護）
• ?浪涌保護?：8/20μs波形耐受能力
• ?系統(tǒng)級ESD保護?：
  • VBUS線：IEC61000-4-2 level 4標準（±8kV接觸放電）
  • CC線：符合相同ESD防護標準

通信與控制

• ?I2C接口?：動態(tài)配置雙STPD01 DC-DC轉換器
• ?UCPD外設?：STM32G071RBT6微控制器內置雙USB PD控制器

三、系統(tǒng)架構分析

電源路徑設計

根據電路原理圖，系統(tǒng)采用分層電源架構：

1. ?輸入級?：24V DC輸入通過L7983穩(wěn)壓器生成5V系統(tǒng)電源
2. ?功率級?：雙STPD01分別管理兩個端口的功率輸出
3. ?保護級?：TCPP02-M18為每個Type-C端口提供完整保護

信號調理電路

• ?電流檢測?：25mΩ精密電阻配合TSV991AILT運算放大器
• ?電壓檢測?：電阻分壓網絡實現VBUS電壓監(jiān)測
• ?CC線管理?：通過TCPP02-M18精確控制連接建立過程

四、軟件生態(tài)系統(tǒng)

配套軟件支持

?STSW-2STPD01?軟件包為NUCLEO-G071RB開發(fā)板提供演示應用程序示例，充分利用STM32G071的硬件資源實現完整的USB PD協(xié)議棧。

功率共享算法

套件采用智能功率分配策略：

• 固定總輸入功率條件下動態(tài)平衡雙端口輸出
• 響應每個端口的USB PD設備功率請求
• 根據輸入功率動態(tài)調整輸出電壓等級

五、應用場景與設計考量

目標應用領域

• USB Type C和Power Delivery電源適配器
• 多端口充電站設計
• 工業(yè)級USB PD電源解決方案

PCB設計要點

1. ?電源平面分離?：GND_Sign（信號地）與GND_Pwr（功率地）的合理布局
2. ?熱管理?：功率器件充分考慮散熱路徑
3. ?信號完整性?：高速信號線的阻抗控制與屏蔽

六、設計驗證與測試

合規(guī)性認證

方案完全符合USB Type-C 2.0和Power Delivery 3.0規(guī)范，支持相關認證測試。

性能評估要點

• ?效率測試?：不同負載條件下的轉換效率
• ?動態(tài)響應?：負載瞬態(tài)響應特性
• ?熱性能?：滿負荷工作溫度監(jiān)測

七、開發(fā)建議

硬件定制化

• ?輸入電壓適配?：可根據應用需求調整輸入電壓范圍
• ?端口配置?：支持不同類型的Type-C連接器選型
• ?保護參數調整?：根據具體應用場景定制保護閾值

軟件定制開發(fā)

• ?功率策略優(yōu)化?：根據特定應用場景調整功率分配算法
• ?協(xié)議擴展?：支持未來USB PD規(guī)范的升級
• ?用戶接口?：可開發(fā)配套的上位機配置工具