Нет никаких сомнений в том, что USB-C завоевал популярность среди потребителей электроники. Но простота и особенности технологии также облегчают жизнь инженерам, разрабатывающим продукты с этим соединением. Одной из основных причин этого является способность USB-C PD (Power Delivery) передавать питание и/или данные. Тем не менее, очень важно иметь подходящий контроллер, чтобы получить максимальную отдачу от USB-C PD. Обнаружение этого контроллера может сделать или сломать в остальном отличный дизайн.
="/uploads/images/20230213181303af2192952.jpeg" alt="20230213181303af2192952.jpeg"/>
рисунок 1. Многие инженеры переходят с Apple Lightning и USB-B на USB-C, но если не будет реализована хорошо спроектированная высококачественная микросхема, изменения не смогут максимально эффективно использовать технологию. Изображение любезно предоставлено Pixabay
Преимущества USB-C PD
<span style="font-size: 18px;">Многие конечные пользователи считают разъемы USB-C гораздо более удобными из-за симметричного разъема, который упрощает ориентацию кабеля. Кроме того, разъемы USB-C поддерживают быструю зарядку и являются надежными и недорогими. Тем не менее, есть дополнительные преимущества их использования для инженеров.
Одна из определяющих характеристик USB-C PD заключается в правилах питания, которые позволяют питать до 100 Вт при четырех различных уровнях напряжения (5 В, 9 В, 15 В и 20 В). Подаваемое напряжение зависит от требований приложения, что позволяет заряжать более крупные устройства, такие как ноутбуки, без обычных (и громоздких) зарядных устройств.
Все это стало возможным благодаря рабочим протоколам стандарта USB PD, которые поддерживают связь между нагрузкой и источником питания для согласования тока нагрузки иd Необходимое рабочее напряжение. Если связь с контроллером IC для адаптера питания не установлена или связь прервана в какой-то момент во время использования, зарядное устройство USB-C PD обеспечит максимальную токовую емкость нагрузки 5 В и 900 мА, чтобы предотвратить повреждение устройства, на которое подается питание.
Для обхода максимальной токовой емкости нагрузки 5 В и 900 мА инженеры могут настроить режим регулируемого напряжения при использовании стандарта USB PD. Затем устройство может запросить промежуточное напряжение между 5 В и максимальным доступным фиксированным напряжением зарядного устройства без внесения изменений в случае сбоя связи с микросхемой USB-C PD.
Одновременно с помощью одного адаптера можно заряжать несколько устройств. Это заменяет необходимость в отдельных разъемах USB-B, micro-USB, mini-USB или Apple Lightning. Это означает, что инженеры-электрики могут затем проектировать продукты для использования общей системы зарядки. Это сокращает время проектирования, сокращает количество адаптеров и кабелей в спецификации (спецификации) и упрощает требования к тестированию продукции.
Power and Data TogetherЕще одним преимуществом USB-C PD является то, что он позволяет одновременно передавать питание и данные (и даже видеоданные) и поддерживает передачу видеоданных с использованием специального режима управления, известного как альтернативный режим. Это устраняет загромождение электронных соединений, необходимых для проектирования, что снижает сложность схемотехники и сокращает процесс тестирования и отладки. А поскольку требуется меньше электроники, существует потенциальное повышение надежности конечного продукта.
Объединение питания и передачи данных также устраняет необходимость в выделенном видеотерминале, который часто требуется для таких устройств, как ноутбуки.
Между тем, USB-C PD позволяет подключать два устройства так, чтобы каждое из них могло выступать в качестве источника/приемника питания. Короче говоря, технология USB-C PD устраняет беспорядок в электронных соединениях, сводит к минимуму количество необходимых адаптеров и кабелей и сокращает количество электронных отходов.
Design Considerations and Llimits
Существует широкий спектр применений микросхем контроллера USB-C PD, начиная от приложений для поглощения энергии, таких как дроны, беспроводные наушники, блоки питания и зарядные устройства для планшетов/ноутбуков/телефонов, и заканчивая устройствами, требующими отвода питания с данными (например, внешние жесткие диски, умные часы, умные колонки). Для некоторых приложений также требуется поглотитель питания с восходящим портом UFP (восходящий порт), например для видеокамер, цифровых камер DPS (point-and-shoot), мониторов и небольших POS-принтеров.
Решения USB-C PD доступны как в однопортовом, так и в многопортовом исполнении (которые гремятine Type-C и Type-A), но для всех портов Type-C требуется контроллер. Эти контроллеры могут быть не только автономными устройствами, но также могут взаимодействовать с такими устройствами, как ="https://www.perceptive-ic.com/news-list/25" target="_blank" style="font-size: 18px; text-decoration: underline;">MCU (микроконтроллер) или SoC (система на кристалле). Несмотря на то, что автономный контроллер USB-C PD является предпочтительным подходом, при его использовании могут потребоваться дополнительные внешние защитные компоненты, которые увеличат общую стоимость продукта, а также его сложность.
Еще одна распространенная проблема с большинством USB-C PD связана с модификацией прошивки, которая может быть exИнженеры, проектирующие с использованием технологии USB-C PD, должны знать стандарты USB-C и PD (и только стандарт USB-C содержит более 400 страниц). Обширная база знаний также включает спецификации испытаний, которым необходимо следовать для достижения соответствия. Следовательно, демонстрация соответствия увеличивает время выхода на рынок и связанные с этим экономические потери.
К счастью, на рынке есть эффективные решения для контроллеров, которые не только решают эти проблемы, но и предлагают дополнительные преимущества.
Решения для USB-совместимых устройств Type-C/PD
ROHM предлагает несколько автономных микросхем для периферийных устройств, не связанных с связью, включая BD93F10MWV и BD93E11GW (см. рис. 2 ). Эти контроллеры IC предназначены для приложений, требующих доставки более 15 Вт через USB-кабель. Оба они включают встроенный 32-разрядный процессор Arm Cortex-M0 и совместимы со спецификациями USB Type-C версии 1.3 и спецификации USB PD версии 3.0.
Рисунок 2. Интегральная микросхема подачи питания BD93E11GWL USB Type-C поддерживает USB PD с использованием модема основной полосы частот. Изображение любезно предоставлено ROHM
Для приложений, которым требуются только возможности USB Type-C (но не полная подача питания), рассмотрите возможность использования микросхемы обнаружения и защиты портов приемника USB Type-C ROHM BD91N01NUX. Несмотря на то, что он ограничен меньшими устройствами на 5 В, он по-прежнему обеспечивает отличную зарядку от USB micro B до USB Type-C.
Преимущества автономного контроллера USB-C PD IC от ROHM включают снижение рабочей нагрузки на проектирование как для инженеров, так и для конечных пользователей. А поскольку эти решения не требуют внешнего микроконтроллера для обеспечения управления, они намного проще в использовании, поскольку кодирование микроконтроллера (и отладка) не требуется. В то же время для настройки используются внешние контакты GPIO, в то время как встроенные функции исключают необходимость прошивки.
