#電源設計 #可攜裝置 #USB-PD #USBType-C #電池充電器
【多埠「智慧集線器」,實現高效 USB-PD 系統級設計】
在過去的幾年裡,有許多文章都對 USB Type-C 連接器的優點讚譽有加。除了它的萬兆每秒 (Gbps) 頻寬和交替模式視訊 (Alt Mode video) 功能之外,還有兩個非常有價值的優點:可正反插的接頭和智慧型大功率功能。
隨後推出的 USB-PD 標準,允許發送方和接收方在 5~20V 的電壓下協商最高 100W 的功率輸出。最初的 USB Type-C 和供電設計十分複雜,涉及許多外部元件和軟體配置工具。如今,半導體行業中新產品的發展從 USB Type-C 的設計中可見一斑。那麼,現在將 USB Type-C 添加到產品中需要做什麼?
在產品設計中,第一步都是定義所需的功能集。在具有供電的 USB Type-C 系統中尤其如此,因為支援 PD 功能會直接影響系統成本——PD 本身增加了系統的成本,因此最終產品必須從供電功能中獲益,以確保成本的合理性。USB Type-C 用途廣泛,並且支援除 USB 之外的其他資料類型,因此需要瞭解整個系統才能選擇合適的 USB Type-C 元件。
如果產品是存放裝置或電池充電器,就無需為系統增加實現交替模式視訊所需的成本和韌體;反之,如果系統是連接到支援 DisplayPort 的筆記型電腦的顯示器,則必須在設計中包含特定的埠控制器和元件。因為 USB Type-C 埠元件包括 PD/USB 協定、資料和電源,因此系統解決方案包括供電埠控制器和類比及電源元件。一個最簡單的 USB Type-C 應用是純充電埠。
雖然有些供應商提供可程式設計器件,但純充電解決方案的邏輯選擇是預先設計產品,沒有軟體要求,系統組態通過簡單的元件配置腳 (接地或 Vcc 連接) 完成。只要控制器符合 PD 3.0 標準,用戶就可存取所有標準電源設定檔:15W/27W/45W/60W/100W。基於集線器的設計提供了所有 USB 架構中最高的靈活性和效能,同時減輕了中央處理器的通訊負擔;而多埠「智慧集線器」,可為設計人員提供更高效的系統級設計。
延伸閱讀:
《設計人員為產品添加 USB Type-C 需要瞭解的資訊》
http://compotechasia.com/a/tech_application/2020/0713/45227.html
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【為何 USB-PD 如此被看重?】
設計一個單晶片充電器 IC,來為不同配置和不同輸入電壓範圍的多個電池供電設備充電是一個複雜的過程,因為傳統適配器不能與所有電池供電設備相容,且傳統 USB 適配器的功率限制在 5~15W。
USB Type-C 供電 (USB-PD) 的出現,將扭轉這一切!其輸出電壓可根據不同電池配置的電池供電設備進行調整,範圍擴及 5~100W (20V/5A),可為多種應用進行快速有效的充電。為此,設計須兼顧:
●能為不同配置 (1~4 節串聯電池)、不同輸入電壓的多個電池供電設備充電;
●能延長電池續航時間並使用更大電池容量;
●能有效充電,同時減少散熱,以更大限度地減少充電器 IC 的功率損耗;
●能保護輸入適配器、電池和系統免受級聯故障影響。
延伸閱讀:
《通用快速充電:電池供電應用的未來趨勢》
http://compotechasia.com/a/tech_application/2020/0702/45140.html
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