很幸運(yùn)能申請(qǐng)到這塊開發(fā)板，這邊主要從1.開發(fā)板的外觀；2.主要電路的設(shè)計(jì)，元器件的參數(shù)、PCB；3.電源的性能測(cè)試三個(gè)方面來感受這個(gè)板子。
開發(fā)板外觀
參考官方的設(shè)計(jì)報(bào)告
發(fā)板采用模塊化設(shè)計(jì)，整體由主板、有源整流橋板和 USB PD 板三部分組成，外形緊湊，具體尺寸與結(jié)構(gòu)如下：
主板：采用 FR4 材質(zhì)，2 盎司銅厚，板厚 1.6mm，外形尺寸為 80.5x63.5x20mm（含插腳空間），包含輸入 EMI 濾波、PFC 電路、反激式變換器等核心電路區(qū)域，頂面、底面及兩層內(nèi)層均有明確的布線分區(qū)，關(guān)鍵元器件（如變壓器、電感、功率 IC）布局規(guī)整，散熱相關(guān)區(qū)域預(yù)留了導(dǎo)熱墊和散熱片安裝位置。
有源整流橋板：同樣為 FR4 材質(zhì)，2 盎司銅厚，板厚 0.8mm，尺寸約 32x18.5mm，專門承載整流橋、有源整流橋 FET 及控制器，頂面和底面分別布置核心功率器件與輔助電路，布局緊湊以減少引線損耗。
USB PD 板：FR4 材質(zhì)，2 盎司銅厚，板厚 1.6mm，尺寸約 15.7x13.4mm，集成 USB Type-C 接口、PD 控制器及 ESD 保護(hù)器件，頂面和底面分層設(shè)計(jì)，接口區(qū)域預(yù)留了熱敏電阻和 TVS 二極管安裝位，確保插拔安全性。
重量：整個(gè)板子的重量在163.6g，比iPhone16 手機(jī)還輕一些
核心元器件與layout
開發(fā)板的元器件涵蓋功率轉(zhuǎn)換、控制、濾波、保護(hù)等多個(gè)類別，都是大廠的牌子用料非常扎實(shí)：
PFC 控制器：HiperPFS-5 系列 PFS5277F，集成準(zhǔn)諧振 DCM PFC 控制器、750V PowiGaN 開關(guān)管及高壓自啟動(dòng)電路，采用 InSOP-T28F 封裝，負(fù)責(zé)輸入功率因數(shù)校正，支持無散熱片實(shí)現(xiàn)高功率輸出。
反激式開關(guān) IC：InnoSwitch5-Pro 系列 INN5377F-H905，集成高壓 PowiGaN、同步整流和 FluxLink?反饋技術(shù)，采用 InSOP-T28D 封裝，控制 DC-DC 反激變換，支持次級(jí)側(cè)控制與初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)高效率功率轉(zhuǎn)換。
USB PD 控制器：英集芯 IP2756，采用 QFN24 封裝，作為 USB Type-C 和 PD 3.1/EPR 控制器，通過 I2C 接口與 InnoSwitch5-Pro 通信，實(shí)現(xiàn)多電壓輸出配置與協(xié)議協(xié)商。
PD 協(xié)議芯片
功率 MOSFET：包括有源整流橋用 N 溝道 MOSFET（TK055U60Z1）、同步整流 MOSFET（AONS62922）、母線開關(guān) MOSFET（BSC010N04LSIATMA1），分別承擔(dān)整流、次級(jí)同步整流和 USB 接口母線控制功能，具備低導(dǎo)通電阻和高耐壓特性。
下面是手冊(cè)的一些重要參數(shù)
英飛凌SC010N04LSIATMA1
AONS62922
TK055U60Z1
2SCR514P
磁性元器件
PCB上用了一個(gè)反激式變壓器（T101） 這個(gè)看文檔說明是定制的。文檔很貼心，詳細(xì)講解了如何制作這個(gè)變壓器。另一個(gè)PFC升壓電感，這部分自己涉獵的比較少走馬觀花了一遍。
開發(fā)板 Layout 設(shè)計(jì)
Layout 分層與材質(zhì)
主板采用 4 層 PCB 設(shè)計(jì)（頂面、內(nèi)層 1、內(nèi)層 2、底面），有源整流橋板和 USB PD 板為雙層 PCB 設(shè)計(jì)，所有板材均為 FR4，銅厚 2 盎司，確保大電流承載能力和散熱性能。
內(nèi)層主要用于電源平面和地平面分割，減少接地阻抗和電磁干擾；頂面和底面布置元器件和信號(hào)走線，功率器件區(qū)域預(yù)留大面積銅皮用于散熱。
Layout 特點(diǎn)
分區(qū)布局：嚴(yán)格劃分輸入 EMI 濾波區(qū)、PFC 電路區(qū)、反激變換區(qū)、USB PD 接口區(qū)，功率電路與信號(hào)電路分離，避免干擾；發(fā)熱器件（如 InnoSwitch5-Pro、HiperPFS-5、SR FET、升壓二極管）分散布局，預(yù)留散熱空間和導(dǎo)熱路徑 。功率mos。整整流橋，變壓器后都有一個(gè)大的散熱鋁片進(jìn)行散熱。大電流的走線上下通過過孔連接，底層pcb做開窗處理使得芯片的溫度通過底層的熱焊盤能夠迅速的向外傳遞。整體相當(dāng)優(yōu)秀。
性能測(cè)試
測(cè)試主要使用的設(shè)備有，功率計(jì)，電子負(fù)載儀，USB PowerZ PD測(cè)試儀，熱電偶傳感器，電腦等。
測(cè)試說明（簡(jiǎn)要）
測(cè)試目的：驗(yàn)證 RDK-1002（PowiGaN）開發(fā)板在常見 PD 輸出檔位下的熱性能、穩(wěn)態(tài)能力與動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
連接如下
實(shí)際連接圖
通過電子負(fù)載儀的示數(shù)與功率計(jì)的功率示數(shù)。測(cè)試得出的結(jié)論如下表
電壓 | 電流 | 輸出功率 | 輸入功率 | 效率 |
4.82V | 3.112A | 15W | 17.5W | 85.7% |
8.87V | 3.041A | 27W | 30W | 90 % |
11.65V | 5.148A | 60W | 67.6W | 88.8% |
14.65V | 5.116A | 75W | 83.2W | 90.1% |
19.62V | 5.095A | 100W | 109.5W | 91.3% |
27.12V | 5.15A | 140W | 153.7W | 91 % |
從結(jié)論看在5V ，12V檔位 沒有達(dá)到90% 與官方的測(cè)試數(shù)據(jù)有些出入。我仔細(xì)排查了線等鏈接的都很好。這個(gè)有待進(jìn)一步測(cè)試
測(cè)試方法（簡(jiǎn)要）
各檔位先在恒壓-恒流模式下加載至額定電流或目標(biāo)功率，穩(wěn)定后記錄輸入/輸出電壓、電流、功率與器件溫度；記錄時(shí)間點(diǎn)與環(huán)境溫度。溫度測(cè)試,測(cè)試30~60分鐘的溫度情況
測(cè)試點(diǎn)標(biāo)注：
測(cè)試點(diǎn)描述
測(cè)試點(diǎn) | 熱電偶通道 |
U102 | 通道2 |
U100 | 通道1 |
point3 | 通道3 |
point4 | 通道5 |
下圖point1 | 通道7 |
下圖為各個(gè)電壓的溫升情況與熱成像的圖
5V 溫升
9V 溫升
12V 溫升
15V 溫升
20V 溫升
28V 溫升
動(dòng)態(tài)響應(yīng)：對(duì) 28V 檔進(jìn)行負(fù)載階躍（USBPD記錄輸出波形）使用負(fù)載設(shè)置CC模式，電流在1A~4.5A 5s反轉(zhuǎn)一次 到并拍攝視頻以觀察電壓恢復(fù)與環(huán)路特性。
12V動(dòng)態(tài)視頻鏈接：bbs.eeworld.com.cn/iframe_video.php?vid=78dd6e0e70141e7e2e23082b697dfc8d
15V動(dòng)態(tài)視頻鏈接：bbs.eeworld.com.cn/iframe_video.php?vid=053c84824f625c284f2fd523cc5d43cf
20V動(dòng)態(tài)視頻鏈接：bbs.eeworld.com.cn/iframe_video.php?vid=21215a2022796c6debc1b183bc12a1e7
28V動(dòng)態(tài)視頻鏈接：bbs.eeworld.com.cn/iframe_video.php?vid=7a8217f1745c397afa12982a07383969
USB PD 采用我設(shè)置的是1K ，看這波形還可以。手頭上沒有示波器電流探頭，所以就先用這個(gè)設(shè)備測(cè)試一下。
快充協(xié)議的抓取
使用pd誘騙器來抓去PD 通信的過程
將PD誘騙器設(shè)置成手動(dòng)模式，然后通過按鍵來改變pd請(qǐng)求的電壓具體過程見下圖
結(jié)合上圖用AI生成了一份流程圖如下
核心通信流程
整個(gè)過程遵循 PD 協(xié)議的經(jīng)典 “四步握手” 模型：Source_Cap → Request → Accept → PS_RDY。
物理連接與默認(rèn)供電：
設(shè)備插入后，Source（充電器）先提供 5V 基礎(chǔ)供電。
雙方通過 CC 引腳建立 BMC 編碼通信。
能力交換（Discover Identity / Capabilities）：
Source 先發(fā)能力通告，列出支持的電壓檔位（截圖中包含 5V, 9V, 12V, 15V, 20V,28V）。
Sink 收到后回復(fù) GoodCRC 確認(rèn)。
逐級(jí)請(qǐng)求（Request）：
Sink 根據(jù)自身需求，按順序請(qǐng)求每一個(gè)電壓檔位。
Accept：Source 確認(rèn)請(qǐng)求有效，回復(fù) Accept 并準(zhǔn)備切換電壓。
PS_RDY：Source 完成 VBUS 電壓切換并穩(wěn)定后，發(fā)送 PS_RDY (Power Supply Ready)，通知 Sink 可以使用新電壓。
總結(jié)
本次對(duì) RDK-1002（PowiGaN）開發(fā)板的評(píng)測(cè)表明：板子采用模塊化與 4 層 2oz 銅板設(shè)計(jì)，選用 HiperPFS-5、InnoSwitch5?Pro 與 IP2756 等成熟器件，用料與布局均體現(xiàn)出面向高功率密度與良好散熱的工程實(shí)現(xiàn)。實(shí)測(cè)在高壓檔（20V、28V）可穩(wěn)定輸出 100W/140W，效率約 91%，動(dòng)態(tài)響應(yīng)與 PD 握手流程正常；5V 與 12V 檔位的效率低于預(yù)期，有待進(jìn)一步排查（連接線、測(cè)量誤差或器件工作點(diǎn)差異）。熱學(xué)測(cè)試顯示在額定負(fù)載下溫升可控，且散熱設(shè)計(jì)（大銅面、過孔、散熱鋁片）有效降低熱點(diǎn)。總體結(jié)論：RDK-1002 很好地展示了 PowiGaN 在高密度電源設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)，適合作為高效、緊湊 USB?PD/PD 3.1 參考設(shè)計(jì)。
感謝 EEWorld 社區(qū)與 Power Integrations（PI）對(duì)本次評(píng)測(cè)的大力支持與樣品提供。
· END ·
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進(jìn)群和電子工程師們面對(duì)面交流經(jīng)驗(yàn)
