3 通过 I2C3 配置 TPS55288 降压/升压转换器

对于 TPS55288，目标是根据 PD 协商对转换器输出行为进行编程，并在上电和断开时保持安全默认值。TPS65992S 事件表（索引 0–8 分配给 TPS55288）会相应地进行设置。TPS55288 上的关键寄存器设置源自数据表：

• REF (0x00/0x01)：设置内部基准电压，该电压与反馈配置共同决定 V_OUT。这是一个分为两个寄存器的 10 位值（0x01 是 MSB，0x00 是 LSB）。一个 LSB 对应于大约 1.129mV 的基准电压。通过调整 REF，可以将输出从大约 45mV 的最小基准电压（0x0000，产生最低输出）更改为 1.2V 基准电压（0x03FF，产生最大输出）。复位后的默认 REF 值为 0x00D2（LSB = 0xD2、MSB = 0x00），对应于约 282mV。TPS55288 默认反馈比为内部检测设置（请参阅下面的 V_OUT_FS），因此 282mV 基准在输出端产生约 5V 的电压（详情见下文）。
• V_OUT_FS (0x04)：反馈选择寄存器控制转换器是使用内部电阻分压器进行 V_OUT 检测，还是使用外部反馈网络。反馈选择寄存器选择使用的内部反馈比。默认情况下，V_OUT_FS = 0x03（二进制 0000_0011），表示启用内部反馈（位 7 = 0）且内部反馈比设置为 0.0564（位 1:0 = 11b）。0.0564 的比率对应于从基准到输出的 20 倍增益（因为 0.0564 × 20 ≈ 1），当基准最大值约为 1.129V 时，允许输出达到约 20V。更简单地说，使用默认比率时，282mV 基准产生大约 5V 的输出，1.129V 基准产生大约 20V 的输出，从而确定 PD 曲线所需的范围。
• MODE (0x06)：模式控制寄存器包含各种控制位；特别是位 7 是 OE（输出使能），必须将其设置为 1 才能打开转换器输出。其他位配置特性，例如断续保护、关断时放电、I2C 地址选择和轻负载模式 (PFM/FPWM)。目标位 2 (I2CADD) 选择 I2C 地址（0 表示 0x74，1 表示 0x75），位 0 (MODE) 选择是从外部电阻器还是内部寄存器进行某些设置。在我们的设计中，我们保留 I2CADD = 0（使用 0x74 地址）并对 VCC 和 PFM 使用默认控制方法（外部电阻器控制，位 0 = 0），因为硬件设计提供适当的默认值。然而，我们会通过 I2C 启用输出 (OE)，并验证是否适当设置了其他位以实现运行。

使用这些寄存器时，TPS65992S I2C 事件序列配置如下：

上电初始化

在 PD 控制器的上电复位 (PoR) 上，我们将 TPS55288 初始化为已知的安全状态，以便 PD 控制器在端口激活后准备好默认提供 5V 电压（标准 USB-C 默认电压）。在 PD 控制器复位后，TPS65992S 固件会立即触发对 TPS55288 的数次 I2C 写入：

• 设置基准电压：将 0xD2 写入 TPS55288 寄存器 0x00（REF 的 LSB）。这与默认 MSB (0x00) 结合使用，将 REF 值设置为 0x00D2。如上所述，0x00D2 对应于大约 282mV 基准，使用默认反馈比时，相当于大约 5V 输出。这样可以有效地对转换器进行 5V 输出编程，以此为起点。
• 设置反馈配置：将 0x03 写入寄存器 0x04 (VOUT_FS)。这明确验证了转换器是否使用内部反馈网络和 0.0564 比率（这是默认复位状态）。在此处写入 0x03 主要是为了完整性，这样可以在锁存任何非默认配置时确认反馈模式，或防止启动时出现任何不确定性。这会使内部反馈保持启用状态并选择比率，以通过内部调节允许完整的 PD 电压范围（高达 20V）。
• 启用转换器输出：将 0xA0 写入寄存器 0x06 (MODE)。这会设置位 7 (OE) = 1 以开启输出，并且位 5 = 1（默认情况下保持断续模式处于启用状态）。值 0xA0（二进制 1010_0000）基本上会将 OE 翻转为 1，同时将其他位保留为所需值（例如，0x20 是 OE = 0、HICCUP = 1 等的复位值，0xA0 将 OE 更改为 1）。在进行此写入之后，TPS55288 将启用并调节至大约 5V 输出。

这三次写入（写入 0x00、0x04、0x06）在 PD 控制器初始化期间按顺序完成。通过在 PoR 时配置电源转换器，设计可以保持为即使在进行任何 USB-C 连接之前，TPS55288 也会处于默认的 5V 待机输出状态（或在启用时准备提供 5V）。这对于符合 USB-C 标准非常重要，该标准要求 VBUS 上最初存在 5V 电压以进行连接。在我们的例子中，到连接器的 VBUS 实际启用由 PD 控制器电源路径开关控制，但 TPS55288 输出设置为正确的电平并在内部开启。

（选择的确切数值 0xD2、0x03、0xA0 对应于根据 TPS55288 数据表得出的所需启动配置。REF LSB 的 0xD2（210 十进制）是如文中所述的大约 5V 的代码，VOUT_FS 的 0x03 选择具有 0.0564 比率的内部反馈，0xA0 启用输出。设计人员可以参考数据表中的 TPS55288 寄存器映射，以了解详细的位定义。）

动态 PDO 电压调整（拉电流 PDO 协商）

转换器初始化后，PD 控制器接下来需要在每次协商新的 PD 协议时 调整 TPS55288 输出。TPS65992S 配置为每当连接的器件选择拉电流 PDO 时（例如，只要 PD 源电压发生变化），就对 REF 寄存器发出 I2C 写入操作。在我们的示例中，假设系统提供四个分别为 5V、9V、15V 和 20V 的固定 PDO。我们在 TPS65992S 固件中定义了四个事件触发器。（例如，SRC_PDO1_NEGOTIATED、SRC_PDO2_NEGOTIATED 等等），每个都映射到向 TPS55288 REF 寄存器写入适当的值。

• 5V 合约 (PDO1)：将 0xD2 0x00 写入 TPS55288 寄存器 0x00。这是两字节写入（0x00 是 REF LSB 的起始寄存器）。如前所述，数据字节 0xD2 0x00 设置 REF = 0x00D2（LSB = D2h、MSB = 00h），这对应于大约 5.0V 输出。（在 PD 工具中，此条目的数据长度 = 3：寄存器地址为 1 个字节 + 2 个数据字节。）
• 9V 合约 (PDO2)：将 0x9A 0x01 写入寄存器 0x00（两字节数据，设置 REF = 0x019A）。在 TPS55288 内部 DAC 代码中，0x019A 对应于大约 9V。具体而言，0x019A = 410 十进制；410 × 1.129mV ≈ 463mV 基准。使用 0.0564 反馈比时，可得出 V_OUT ≈ 463mV / 0.0564 ≈ 8.21V。但是，转换器输出会略微过冲以满足 9V 负载电压（确切值是根据校准和实验来选择）。根据典型设置，0x019A 是此设计中用于 9V 的代码。
• 15V 合约 (PDO3)：将 0xC5 0x02 写入寄存器 0x00 (REF = 0x02C5)。0x02C5 = 709 十进制；709 × 1.129mV ≈ 800mV 基准。除以 0.0564，得到大约 14.2V。同样，考虑到负载和转换器容差，选择的代码在预期条件下产生大约 15V 的电压。
• 20V 合约 (PDO4)：将 0xBF 0x03 写入寄存器 0x00 (REF = 0x03BF)。0x03BF = 959 十进制；959 × 1.129mV ≈ 1.083V 基准。使用 0.0564 比率时，可以得出大约 19.2V。目标是在空载或标称负载时达到约 20V（TPS55288 反馈和基准可以进行修整，使 0x03C0 可能过冲略高于 20V，因此使用 0x03BF 保持在典型值 20V 或略低于典型值 20V）。本质上，0x03BF 是我们设置中 20V 输入电压的校准代码。

其中每一个写入操作都针对 TPS55288 REF 寄存器，动态更改 V_OUT。建立 PD 合约后，PD 控制器会立即发出相应的命令。这样一来，一旦接收端请求更高的电压（例如 15V），TPS65992S 就会写入新的 REF 值，而 TPS55288 会将输出转换为请求的电平。如果需要，输出的压摆率可由 TPS55288 VOUT_SR 寄存器 (0x03) 控制，但在我们的设计中，我们依赖转换器默认的压摆率，其通常配置为满足 PD 时序要求。

分离和复位行为

拔出 USB-C 电缆或分离接收端器件时，将电源恢复到安全状态。将 0xD2 0x00 写入寄存器 0x00 (LSB) 和 0x01 (MSB)。这种两字节写入操作会将基准电压完全复位为所需的 5V 默认设置，从而消除出现残余高压情况的可能性。无论如何，当断开时，TPS55288 输出会降至安全水平（约 5V 或更低）。这可以防止在拔下电缆后 VBUS 上出现任何残余的高电压。

通过为 TPS55288 设置这些 I2C 命令事件，所有电源调整均由 TPS65992S 固件自动执行，无需任何外部 MCU 干预。PD 控制器会监视 USB-C 状态和 PD 消息并触发适当的预编程 I2C 写入。这样可以保证，随着 PD 合约的变化，转换器无缝地提供请求的电压，当没有合约处于活动状态（分离或空闲）时，转换器处于已知的默认状态。