一、任务简介

题目要求：设计一个能够从 USB PD 充电器诱骗出 9V、12V、15V 和 20V 电压的模块，具备以下功能要求：

• 带电压选择开关
• 输出电流能力 2A
• 具备输出电压指示 LED
• PCB 尺寸建议控制在 40mm × 20mm 范围内
• 主要器件需在 DigiKey 官网有货且正常售卖

二、模块介绍

1. 芯片选择

为了实现 USB PD 诱骗和输出电压指示功能，我们选择了 AP33771 和 74HC138 两个芯片：

• AP33771：该芯片负责与 USB Type-C 电源进行通信，获取不同的 USB PD 输出电压（如 5V、9V、12V、15V 和 20V）。它能够实现 USB PD 充电器的电压切换，并支持高功率传输。DigiKey官网芯片链接：AP33771DKZ-13 Diodes Incorporated | 集成电路（IC） | DigiKey
• 74HC138：这是一个 3-to-8 解码器，用于根据选择的电压（通过电压选择开关）控制不同的输出 LED 指示灯，指示当前的输出电压。DigiKey官网芯片链接：74HC138D Toshiba Semiconductor and Storage | 集成电路（IC） | DigiKey

2. 功能说明

该模块设计了电压选择开关，可以通过不同的拨码选择输出不同的电压。根据选择的电压，模块会相应地点亮不同的 LED 指示灯。输出电压包括以下几种选择：

• 5V
• 9V
• 15V
• 20V

通过使用 AP33771 芯片与 74HC138 解码器的配合，能够实现对不同电压输出的精准选择和显示。

3. 应用领域

所设计的 USB PD 诱骗模块 可广泛应用于以下领域：

• 多端口 USB PD 充电系统：该模块可用于多端口 Type-C PD 充电系统，提供多种输出电压选项（如 9V、12V、15V、20V），实现不同设备的快速充电。
• 移动设备充电：该模块能够通过 USB PD 技术为移动设备（如智能手机、平板、笔记本电脑等）提供不同电压的充电方案，确保高效、安全的充电体验。
• 电源管理系统：在电源管理领域，USB PD 诱骗模块可用来管理电源分配，控制电压输出以适应不同的设备需求，确保系统的稳定性和安全性。
• 嵌入式系统与开发板：该模块可作为嵌入式系统或开发板中的电源管理组件，用于测试和开发支持 USB PD 技术的设备。

三、原理图和PCB设计

原理图

PCB正面

PCB正面（3D仿真图）

PCB背面（3D仿真图）

1. 原理图规范：原理图与电路连接按照官方手册进行。
2. PCB布局：PCB设计时采用双面板布局，紧凑布局使得模块尽可能小。
3. 标识规范：添加引脚标识，反向显示方便用户快速确认引脚。

四、性能指标和管脚定义

性能指标：

• 输入电压范围： 支持 USB Type-C 输入，兼容 USB Power Delivery (PD)，可提供 5V 至 20V 电压输入。
• 输出电流能力： 最大输出电流为 2A，适用于多种设备的充电需求。
• 输出电压选择： 通过 S0 和 S1 开关选择输出的电压，支持 5V、9V、15V、20V 四种电压输出。

管脚定义：

五、物料及说明（eZ-PLM）

eZ-PLM系统BOM列表

eZ-PLM系统项目详情图

六、心得体会

1. 通过本次 PD诱骗模块 的设计，我对 USB Power Delivery（PD）技术及其应用有了更深入的理解。
2. 针对电压状态显示，可以通过3-to-8解码器来显示，如 74HC138。
3. 在设计过程中，我解决了电压选择和输出电压指示的问题，确保了模块在不同电压输出下的稳定性和可靠性。