2026 Make Blocks #5阶段1 - USB-C PD受电降压模块

任务介绍

• 使用 USB-C 母座作为输入接口
• 支持 CC 检测和 PD 协议相关电路
• 支持 5V 默认输入，鼓励实现 9V/12V 协商
• 采用支持USB Type-C/USB PD的控制方案，可使用独立PD控制器或MCU配合PD控制器实现PD协商
• 后级加入 Buck 降压电源
• 输出端提供 5V 或 3.3V
• 标注 CC、VBUS、GND 和输出接口
• USB-C 接口附近需注意 ESD 与大电流路径布局
• 预留 PD 调试接口或 I2C 测试点

方案介绍

第一步：Type‑C PD 适配器供电，若不连接R5，CH224K 没有工作，但只要 CC 引脚接了 5.1kΩ 下拉，适配器识别到设备，第一步就输出 5V，这是安全默认电压。
第二步：PD 协议诱骗模块 CH224K 通过要 CC1、CC2、VBUS、GND完成 PD 握手，自动协商并锁定目标电压12V（通过拨动开关决定请求电压），为后级提供稳定高压输入。
第三步：DC‑DC 高效降压模块 XL2012E1 将高压输入高效降压，输出稳定 5V。
第四步：LDO 线性稳压模块 LT1117CST‑3.3 将 5V 进一步稳压，输出低噪声、高精度 3.3V，专供 MCU 与数字芯片。
第五步：保护与整流模块 B540C‑13‑F 肖特基二极管负责续流、整流、防反接、防倒灌，提升系统可靠性。

模块介绍

• XL2012E1
  一款宽输入高压 PWM Buck 降压型 DC-DC 转换芯片，输入电压范围 8V–40V，可完美适配 PD 诱骗输出的各类高压，芯片固定输出 5V 电压，最大输出电流可达 2.4A，转换效率最高 92%，内置功率 MOS 管、输出短路关断、过热保护以及限流保护功能，采用 150kHz 固定开关频率，具有外围电路简单、输出纹波小的优势，采用 SOP8L 封装，适用于嵌入式小体积电源方案。
• B540C-13-F
  一款肖特基二极管，主要用于电路续流、整流以及防反接、防倒灌保护，具有正向压降低、开关速度快、自身损耗小的特性，能够有效保护后级 DC‑DC 与 LDO 芯片免受反向电压、热插拔浪涌冲击损坏，采用 SOD‑123FL 超小贴片封装，占用空间小，适合高密度紧凑布局的 PCB 设计。

B540C-13-F DigiKey链接： B540C-13-F Diodes Incorporated | 单二极管 - DigiKey

• LT1117CST-3.3
  一款低压差固定 3.3V 线性稳压器，可输出纯净稳定的供电，输出规格为 3.3V/800mA，输出精度高、稳定性强，具备低噪声、高热稳定性的特点，内置限流与过热保护机制，使用时需配置不小于 10μF 的输出电容以保证环路稳定，采用 SOT‑223 贴片封装，体积小巧，适合便携式电源产品。

LT1117CST-3.3 DigiKey链接： LT1117CST-3.3#TRPBF Analog Devices Inc. | 稳压器 - 线性低压差（LDO）稳压器 - DigiKey

原理图和PCB设计介绍

本次设计的 USB-C PD受电降压模块，通过调整拨动开关，满足诱骗不同电压。保证R2关断，其余三路是开路，输出+9V、+5V、+3.3V；保证R9关断，其余三路是开路，输出+12V、+5V、+3.3V；保证R10关断，其余三路是开路，输出+15V、+5V、+3.3V；保证R11关断，其余三路是开路，输出+20V、+5V、+3.3V。

• 电源芯片就近放置滤波电容，缩短电容到芯片引脚的回路，降低电源纹波；
• 协议芯片 U1 靠近 USB‑C 插座，PD 信号线走线短，减少信号干扰；
• 全部对外功能使用排针引出，方便接线外接负载。
• 电源走线做加宽处理，满足电流承载；

模块主要性能指标和管脚定义

主要性能指标

管脚定义

板上设置及标识

心得体会

从 “ USB-C PD 受电模块 的核心需求出发，拆解为输入、转换、输出、指示等模块，逐步实现功能，避免了设计的盲目性，学会了从系统层面规划电路。通过 PD 诱骗电路的设计，深入理解了 Type-C PD/QC 快充协议的握手流程、CC 引脚的作用、电压协商机制，掌握了快充诱骗芯片的选型和电路设计要点。在 Type-C 接口设计中，注意到 CC 引脚电阻匹配、PCB布局等细节。掌握了电感、电容、二极管等关键器件的选型方法。

在电源电路中，增加了电源走线宽度，优化了大电流路径布局，滤波电容的布局，提升了电源稳定性。

在pcb背面预留 0Ω电阻作为PD 调试接口。

因选择的DCDC模块XL2012输入电压范围在8-40V，只需通过调整拨动开关，即可将板上默认 12V 的请求电压调整为目标输出电压。