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如何介绍USB PD的特点,进入移动电源设计?

这是USB Type-C;USB Type-C旨在为其创建标准界面高速数据传输和电力传输,只需要一根电缆来更换对多个电缆的需求。这是有意义的,部分是因为电子制造商不愿意为每个设备提供电缆,因为消费者正在处理大量的“备用”电缆,这些电缆在抽屉,机柜和台式机中留下了未使用。

但是,标准化规范并不意味着所有设备都是相同的。支持USB 3.x供电的协议还使供应商能够通过配置通道(CC)使用所谓的供应商定义的消息模式(VDM)与设备通信。使用VDM,供应商可以交换超过USB 3.0电源规范所定义的信息。它可以用于各种各样的东西,但也意味着制造商可以直接与自己的设备进行通信。此设备显示为任何其他设备的标准,但为客户添加了附加值,例如使用专为他们的手机设计的墙壁适配器的客户。

访问VDM用于USB控制器的使用将进一步提高USB Type-C连接的吸引力,使得能够更快地充电或将设备放入备用或辅助模式,以便能够重用某些连接以接受非USB协议。

这些功能将为USB创建新的应用,尤其是在电力方面。持续驾驶超低功耗加工意味着可以使用更少的功率进行更多工作,并且由于USB连接的总功率现在是100 W(图1),这会打开各种可能性。但要达到这一潜力,您需要一个可以预算的USB控制器。

电源USB.

第1部分,快速充电

电源规范适用于现有电池充电规范,但使用VDM时带来额外的优势。最值得注意的是,它支持高通公司的快速充电功能,基于Snapdragon处理器的选择,它提供更高的功耗并为智能手机提供更快的充电周期。该技术也被批准用于其他制造商的使用。目前正在使用几种充电协议,例如摩托罗拉的涡轮机充电技术,Mediatek的泵Express和三星的自适应快速充电技术。

当不使用兼容电源适配器时,智能手机将默认为较低的电源设置,但当它与制造商自己/批准的充电器一起使用时,用户将能够更快地充电。虽然不同的制造商具有不同的规格,但USB 3.1PD规格可以提供高达27W的5V和12V。

为了帮助消费者选择合适的解决方案,USB开发人员论坛(USB IF)扩展了USB充电器规范和徽标程序,包括USB快速充电器。该程序认证的充电器支持USB PD 3.0规范的可编程电源(PPS)功能。

PD的一部分吸引力是它支持USB供电的设备与电源协商,只提供所需的电量量。这包括需要较低功率的设备,这意味着电源可以电源电源,在设备之间共享电源,并为设备提供更多的电源。例如,显示器为笔记本电脑和外部硬盘驱动器提供电源和通信通道,允许笔记本通过显示屏访问硬盘驱动器。

第2部分,移动力量

USB接口提供的电池充电功能普遍存在,已被移动电力制造商使用多年。虽然移动电源提供了一种方便的方法来远离出口,但从电池充电到电力传输的过渡将需要新一代的移动电源。支持PD提供的可变功率引入了与通常使用简单通用电源管理IC或稳压器的现有移动电源设计不兼容的复杂程度。

为了支持所有PD的功能,包括使用VDM充电,移动电源制造商需要转向设计智能控制器,以提供通过USB PD提供的功能。例如,来自半导体的LC70501F。这种高度集成的基于闪存的可配置设备将介绍通过多个USB端口管理锂离子电池提供的电源所需的所有功能。图2显示了典型的应用示例。

PCB电压表

使用ON Semicondumon开发的固件,也可以扩展配置以使用VDM模式,因此制造商可以添加额外的值,例如实现快速充电技术。

它直接驱动外部MOSFET以提供可扩展的电源,而其开关控制器产生所需的电压,从5V到12V。所有PD功能都支持选择合适的外部MOSFET,包括快速充电3.0高压专用充电端口(HVDCP)A类。降压/升压拓扑使移动电源具有USB Type-C双角色端口(DRP)和USB BC 1.2,还包括电池状态功能,使用四个LED表示电池电量。利用USB 3.x的功能,智能手机应用程序可以提供有关移动电源的更多信息,例如充电状态,充电周期和充电和放电时间。

在半导体上提供评估板来帮助制造商设计并导入LC709501F并选择最合适的固件。例如,FW02支持一个微b输入,支持两个通道的类型输出,快速充电3.0 HVDCP,提升自动启动和外部提升我知道了有关进一步的电源输出,而FW05支持DRP并键入-C Type-C输出就像我们用于提升自动启动和外部提升的CORPUT。正在开发更多固件版本以支持其他配置。图3是由FW05提供的功能图。

工作原理图

通过直接支持四个LED要显示电池电量,制造商无需添加额外的微控制器,保存材料清单(BOM)成本并降低设计复杂性。评估板(部件号LC709501EVA05Ga05)实现FW05并支持四种模式,如图4所示。

工作原理图

第3部分,新控制器

USB Type-C和PD的引入将为消费者和制造商带来巨大的利益,但由于开发人员需要了解如何访问新功能和工程团队的要求,因此需要一些时间进行调整。

开发完全支持PD的移动电源,包括多个输出和快速充电,需要使用USB 3.x开发的新控制器作为核心。LC709501F是一系列设备的一部分,用于使USB PD更简单,更容易接入,并且提供无与伦比的集成。其超低静态电流仅为15μA,加上需要额外的微控制器,这意味着它提供所有这些功能,同时消耗最少的电池电量。

通过供应商定义的消息模式配置控制器的能力是对具有较少功能的控制器的另一个优势,使制造商能够区分其产品,同时仍然完全符合USB,如果规范。

PCB表