【PI PowiGaN 开发板评测】RDK-1002：140W USB PD电源板测评，近距离感受PowiGaN性能

很幸运能申请到这块开发板，这边主要从1.开发板的外观；2.主要电路的设计，元器件的参数、PCB；3.电源的性能测试三个方面来感受这个板子。

开发板外观

参考官方的设计报告

发板采用模块化设计，整体由主板、有源整流桥板和 USB PD 板三部分组成，外形紧凑，具体尺寸与结构如下：

主板：采用 FR4 材质，2 盎司铜厚，板厚 1.6mm，外形尺寸为 80.5x63.5x20mm（含插脚空间），包含输入 EMI 滤波、PFC 电路、反激式变换器等核心电路区域，顶面、底面及两层内层均有明确的布线分区，关键元器件（如变压器、电感、功率 IC）布局规整，散热相关区域预留了导热垫和散热片安装位置。

有源整流桥板：同样为 FR4 材质，2 盎司铜厚，板厚 0.8mm，尺寸约 32x18.5mm，专门承载整流桥、有源整流桥 FET 及控制器，顶面和底面分别布置核心功率器件与辅助电路，布局紧凑以减少引线损耗。

USB PD 板：FR4 材质，2 盎司铜厚，板厚 1.6mm，尺寸约 15.7x13.4mm，集成 USB Type-C 接口、PD 控制器及 ESD 保护器件，顶面和底面分层设计，接口区域预留了热敏电阻和 TVS 二极管安装位，确保插拔安全性。

重量：整个板子的重量在163.6g，比iPhone16 手机还轻一些

核心元器件与layout

开发板的元器件涵盖功率转换、控制、滤波、保护等多个类别，都是大厂的牌子用料非常扎实：

• PFC 控制器：HiperPFS-5 系列 PFS5277F，集成准谐振 DCM PFC 控制器、750V PowiGaN 开关管及高压自启动电路，采用 InSOP-T28F 封装，负责输入功率因数校正，支持无散热片实现高功率输出。

• 反激式开关 IC：InnoSwitch5-Pro 系列 INN5377F-H905，集成高压 PowiGaN、同步整流和 FluxLink™反馈技术，采用 InSOP-T28D 封装，控制 DC-DC 反激变换，支持次级侧控制与初级侧调节，实现高效率功率转换。

• USB PD 控制器：英集芯 IP2756，采用 QFN24 封装，作为 USB Type-C 和 PD 3.1/EPR 控制器，通过 I2C 接口与 InnoSwitch5-Pro 通信，实现多电压输出配置与协议协商。

PD 协议芯片

• 功率 MOSFET：包括有源整流桥用 N 沟道 MOSFET（TK055U60Z1）、同步整流 MOSFET（AONS62922）、母线开关 MOSFET（BSC010N04LSIATMA1），分别承担整流、次级同步整流和 USB 接口母线控制功能，具备低导通电阻和高耐压特性。

下面是手册的一些重要参数

英飞凌SC010N04LSIATMA1

AONS62922

TK055U60Z1

2SCR514P

磁性元器件

PCB上用了一个反激式变压器（T101） 这个看文档说明是定制的。文档很贴心，详细讲解了如何制作这个变压器。另一个PFC升压电感，这部分自己涉猎的比较少走马观花了一遍。

开发板 Layout 设计

Layout 分层与材质

• 主板采用 4 层 PCB 设计（顶面、内层 1、内层 2、底面），有源整流桥板和 USB PD 板为双层 PCB 设计，所有板材均为 FR4，铜厚 2 盎司，确保大电流承载能力和散热性能。

• 内层主要用于电源平面和地平面分割，减少接地阻抗和电磁干扰；顶面和底面布置元器件和信号走线，功率器件区域预留大面积铜皮用于散热。

Layout 特点

• 分区布局：严格划分输入 EMI 滤波区、PFC 电路区、反激变换区、USB PD 接口区，功率电路与信号电路分离，避免干扰；发热器件（如 InnoSwitch5-Pro、HiperPFS-5、SR FET、升压二极管）分散布局，预留散热空间和导热路径 。功率mos。整整流桥，变压器后都有一个大的散热铝片进行散热。大电流的走线上下通过过孔连接，底层pcb做开窗处理使得芯片的温度通过底层的热焊盘能够迅速的向外传递。整体相当优秀。

性能测试

测试主要使用的设备有，功率计，电子负载仪，USB PowerZ PD测试仪，热电偶传感器，电脑等。

测试说明（简要）

• 测试目的：验证 RDK-1002（PowiGaN）开发板在常见 PD 输出档位下的热性能、稳态能力与动态响应。

连接如下

实际连接图

通过电子负载仪的示数与功率计的功率示数。测试得出的结论如下表

电压

电流

输出功率

输入功率

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 %

从结论看在5V ，12V档位 没有达到90% 与官方的测试数据有些出入。我仔细排查了线等链接的都很好。这个有待进一步测试

测试方法（简要）

• 各档位先在恒压-恒流模式下加载至额定电流或目标功率，稳定后记录输入/输出电压、电流、功率与器件温度；记录时间点与环境温度。温度测试,测试30~60分钟的温度情况

测试点标注：

测试点描述

测试点

热电偶通道

U102

通道2

U100

通道1

point3

通道3

point4

通道5

下图point1

通道7

下图为各个电压的温升情况与热成像的图

5V 温升

9V 温升

12V 温升

15V 温升

20V 温升

28V 温升

• 动态响应：对 28V 档进行负载阶跃（USBPD记录输出波形）使用负载设置CC模式，电流在1A~4.5A 5s反转一次 到并拍摄视频以观察电压恢复与环路特性。

12V动态视频链接：bbs.eeworld.com.cn/iframe_video.php?vid=78dd6e0e70141e7e2e23082b697dfc8d

15V动态视频链接：bbs.eeworld.com.cn/iframe_video.php?vid=053c84824f625c284f2fd523cc5d43cf

20V动态视频链接：bbs.eeworld.com.cn/iframe_video.php?vid=21215a2022796c6debc1b183bc12a1e7

28V动态视频链接：bbs.eeworld.com.cn/iframe_video.php?vid=7a8217f1745c397afa12982a07383969

USB PD 采用我设置的是1K ，看这波形还可以。手头上没有示波器电流探头，所以就先用这个设备测试一下。

快充协议的抓取

使用pd诱骗器来抓去PD 通信的过程

将PD诱骗器设置成手动模式，然后通过按键来改变pd请求的电压具体过程见下图

结合上图用AI生成了一份流程图如下

核心通信流程

整个过程遵循 PD 协议的经典 “四步握手” 模型：Source_Cap → Request → Accept → PS_RDY。

物理连接与默认供电：

设备插入后，Source（充电器）先提供 5V 基础供电。
双方通过 CC 引脚建立 BMC 编码通信。

能力交换（Discover Identity / Capabilities）：

Source 先发能力通告，列出支持的电压档位（截图中包含 5V, 9V, 12V, 15V, 20V,28V）。

Sink 收到后回复 GoodCRC 确认。

逐级请求（Request）：

Sink 根据自身需求，按顺序请求每一个电压档位。
Accept：Source 确认请求有效，回复 Accept 并准备切换电压。
PS_RDY：Source 完成 VBUS 电压切换并稳定后，发送 PS_RDY (Power Supply Ready)，通知 Sink 可以使用新电压。

总结

本次对 RDK-1002（PowiGaN）开发板的评测表明：板子采用模块化与 4 层 2oz 铜板设计，选用 HiperPFS-5、InnoSwitch5‑Pro 与 IP2756 等成熟器件，用料与布局均体现出面向高功率密度与良好散热的工程实现。实测在高压档（20V、28V）可稳定输出 100W/140W，效率约 91%，动态响应与 PD 握手流程正常；5V 与 12V 档位的效率低于预期，有待进一步排查（连接线、测量误差或器件工作点差异）。热学测试显示在额定负载下温升可控，且散热设计（大铜面、过孔、散热铝片）有效降低热点。总体结论：RDK-1002 很好地展示了 PowiGaN 在高密度电源设计中的优势，适合作为高效、紧凑 USB‑PD/PD 3.1 参考设计。

感谢 EEWorld 社区与 Power Integrations（PI）对本次评测的大力支持与样品提供。

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