任务介绍
本设计旨在实现一款体积紧凑、功能完善的 USB 转 I²C 适配器模块，满足电子系统中通过 USB 接口控制 I²C 设备的需求。适配器通过 USB Type-C 接口与上位机进行通信，在不依赖额外驱动芯片的基础上，直接将 USB2.0 转换为标准的 I²C 主模式通信信号（SCL/SDA），同时提供 5V 与 3.3V 电源输出，方便用户测试或驱动低功耗外围模块。
模块介绍
主控芯片选择MCP2221A-I/ML（DigiKey网址：MCP2221A-I/ML Microchip Technology | 集成电路（IC） | DigiKey）。该芯片集成USB 2.0全速转I²C主控制器，支持GPIO、ADC、UART等辅助功能，能够在大多数系统中无需额外驱动程序即可识别。主要运用于低速设备控制器、小型调试工具、嵌入式I²C访问接口等。
另外还选择了MIC5219-3.3YM5-TR作为稳压器（DigiKey网址：MIC5219-3.3YM5-TR Microchip Technology | 集成电路（IC） | DigiKey）。该器件用于将VBUS 5V输入稳压为 3.3V，为MCP2221A和I²C网络供电。
为了保护USB差分信号与I²C信号输出，本方案内还分别采用了PRTR5V0U2X,215作为双通道USB专用TVS（DigiKey网址：PRTR5V0U2X,215 Nexperia USA Inc. | 电路保护 | DigiKey）、PESD3V3S1UL,315作为单通道低电容TVS（DigiKey网址：PESD3V3S1UL,315 Nexperia USA Inc. | 电路保护 | DigiKey）。
原理图与PCB设计
同时我使用了eZ-PLM上传了自己的工程文件，方便保存记录各个版本，也可随时查阅，系统里查阅不到的物料也支持手动添加。
性能指标
项目 | 指标 |
输入 | USB Type-C，支持USB 2.0数据传输 |
电源 | 5V（VBUS），最大输入电流约500mA |
稳压输出 | 3.3V，最大输出电流由LDO限制（300 mA） |
I²C 支持 | 主模式，最大速率400 kHz |
防护等级 | ±8kVESD接触放电，±15kV空气放电 |
管脚定义
管脚编号 | 管脚名 | 管脚属性 |
1 | GND | P |
2 | SCL | I/O |
3 | SDA | I/O |
4 | 3V3 | P |
5 | 5V | P |
心得体会
在本次项目中，我深刻体会到了高密度电路设计中对布局、走线、封装尺寸控制和接口标准理解的重要性。Type-C接口的引脚标准复杂，ESD 防护设计要求高，这让我在原理图设计阶段多次参考器件手册与应用笔记，进一步熟悉了USB2.0物理层和差分信号的保护方法。
在电源模块方面，我通过多级电容滤波与旁路技术保证了3.3V网络的稳定性，也学习了LDO使能、旁路与负载端滤波的细节。
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