USB Type-C接口自2014年推出以来,在历经多年的推广,已经有越来越多的电子设备采用USB Type-C接口,应用面也越来越广泛,本文将为您介绍USB Type-C的电源传输(Power Delivery)能力与相关的评估板设计,提供您开发相关产品的参考。
数据传输与充电 一条线就搞定
传统的USB接口了支持数据传输之外,也仅支持5V充电,因此只能用来为手机等低功率的产品充电,但是新推出的USB Type-C接口则兼具高功率电力传输能力,因此可以用来替有较高功率需求的电子装置充电,进一步减少电子产品的接口数量,也可简化设计,从而缩小产品的体积,因此逐渐受到市场的接纳与采用。
USB Type-C接口除了具有正反面皆可插的方便性外,最大的特色便是支持最高20V、5A的100W输出能力,这让USB Type-C的应用面更为广泛,已经不仅是数据传输接口,也是电力传输的接口,也因为高功率的输出能力,让其应用不仅限于低功率的平板、手机等行动装置,其它如数字相机、外接存储外围、笔记本、AIO一体机、显示器,让所有充电、数据传输都只要用一条线就搞定。
USB Type-C标准相比旧标准的另一不同之处,便是它引入了双角色能力,USB Type-C电缆的两端是完全等同的,这就意味着被它连接起来的两台设备必须进行沟通以确定谁做主机、谁做外设。角色的沟通必须针对电源的供应和数据的传输分别进行,这项工作在电缆接通以后就要进行。
对于数据传输来说,主机端口被称为下行埠(Downstream Facing Port, DFP),外设的埠被称为上行埠(Upstream Facing Port, UFP)。在电源方面,供电端被称为源端,耗电端被称为吸端。某些应用会用到数据方面的双角色能力(Dual Roles for Data, DRD)和电源方面(Dual Role for Power, DRP)的双角色能力。
USB Type-C系统带来的另一个好处是较高的供电能力。传统的USB电缆只容许提供2.5W功率,USB Type-C电缆则容许提供高达5V/3A即15W的最大功率,如果再结合电源传输(Power Delivery, PD)协议,电压电流供电能力就可以提升到20V/5A即100W的最大功率。这样的供电能力便可容许通过USB埠为大型设备如监视器等设备供电,也容许对含有大型电池包的笔记本等设备进行充电。
为了缩短客户的产品开发时间,艾睿电子推出了以STMicroelectronics芯片为主的100W USB Type-C PD DFP评估板,该评估板采用的是ST 100W USB Type-C整体解决方案,STCH03是QR反激式拓扑控制器核心,配有SRK1000同步整流器,STUSB4700 USB控制器提供了USB PD 2.0的兼容性。
该演示板可在Type-C PD DFP中为5V3A、9V5A、15V5A和20V5A提供100W输出(用户输出则在5-20V范围内),支持全球通用115Vac和230Vac输入,并与USB Type-C PD 2.0兼容,以及具有CC/CV(Constant Current,定电流充电/Constant Voltage,定电压充电)控制充电器功能。
这个评估板采用的核心芯片包括STMicroelectronics的STCH03 PWM控制器与STF20N65M5 MOSFET来负责电源管理功能,担任同步整流器的SRK1000控制器与STL110N10F7 MOSFET,负责O/P SW的STL9P3LLH6 MOSFET,以及处理CC/CV功能的TSM1012AI CC/CV控制器,负责USB Type-C功能的STUSB4700 USB控制器。此外还采用了TE USB Type-C 1-2295018-2连接器,Knitter-switch的共模扼流圈ICSC30330600LVS-2和变压器,以及Vishay的T55D107M025C0060聚合物输出电容器。这个评估板可以应用在100W USB Type-C PD电源供应器/充电器。
当前已经有越来越多支持USB Type-C接口的装置推出,也代表着相关外设的需求随之激增,市场潜力极为惊人,有意开发相关产品的厂商,将可透过这个100W USB Type-C PD DFP评估板,大幅缩短产品开发时间,抢占市场商机。