Ivan's blog
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搓一个 USB PD 协议与 DC-DC 反馈
内容提要
本文介绍了如何使用STM32G431RBT6实现USB PD协议和DC-DC反馈控制，采用SC8701作为DC-DC控制器。设计了三种电流检测方案，验证了INA19x系列芯片在高侧和低侧采样的性能，并探讨了恒压恒流反馈的实现方法。此外，设计了USB PD VBUS泄放电路以满足规范要求，并提到了一些硬件改进和电子负载的开发进展。
关键要点
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使用 STM32G431RBT6 实现 USB PD 协议和 DC-DC 反馈控制，选用 SC8701 作为 DC-DC 控制器。
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设计了三种电流检测方案，验证 INA19x 系列芯片在高侧和低侧采样的性能。
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采用 INA193 进行高侧或低侧采样，增益为 20 V/V，验证其性能和校准方案。
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使用 INA138 进行高侧采样，设计两个增益：1 V/V 和 20 V/V，以便进行比较。
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实现恒压恒流反馈，使用 STM32G4 内部的 DAC 和运放，控制输出电压和电流。
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设计 USB PD VBUS 泄放电路，确保在接收端口断开后的 650ms 内将 VBUS 放电到 5V 以内。
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计算电容放电所需的电阻值和峰值电流，确保在放电过程中功率不超出电阻的功率范围。
延伸解读
电流检测方案的选择
在设计电流检测方案时，选择合适的芯片至关重要。文章中提到的INA19x系列和INA138芯片在高侧和低侧采样的性能验证，显示了不同增益设置对测量精度的影响。设计者应根据具体应用需求，选择合适的增益和采样方式，以确保电流检测的准确性和稳定性。
USB PD VBUS泄放电路的设计
USB Type-C规范要求在接收端口断开后650ms内将VBUS放电至5V以内。文章中提供了详细的计算过程，确保泄放电路在放电过程中不会超出电阻的功率范围。设计者在实现此功能时，需关注电阻值和电容的选择，以满足规范要求并确保安全性。
恒压恒流反馈的实现
实现恒压恒流反馈是DC-DC控制中的关键环节。文章中提到使用STM32G4的DAC和运放来控制输出电压和电流，设计者需注意运放的配置和反馈网络的设计，以确保系统在不同负载条件下的稳定性和响应速度。
延伸问答
如何使用STM32G431RBT6实现USB PD协议？
使用STM32G431RBT6可以通过编程实现USB PD协议，结合SC8701作为DC-DC控制器进行反馈控制。
文章中提到的电流检测方案有哪些？
文章设计了三种电流检测方案，分别是使用INA226、INA193和INA138进行高侧或低侧采样。
如何实现恒压恒流反馈？
恒压恒流反馈通过STM32G4内部的DAC和运放实现，控制输出电压和电流。
USB PD VBUS泄放电路的设计要求是什么？
USB PD VBUS泄放电路要求在接收端口断开后的650ms内将VBUS放电到5V以内。
如何计算电容放电所需的电阻值？
电阻值通过公式R=0.65/(ln(4)×0.001)计算，约为469欧姆。
在放电过程中如何确保功率不超出电阻的范围？
在放电过程中，瞬时功率计算为P(t)=I(t)²×R，确保峰值功率在电阻的功率范围内。
