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改变充电设计方式,采用USB PD和Type-C

如今,我们在市场上看到越来越多带有USB Type-C和USB功率输出(PD)端口的电子产品,由于之前的Type-A和Type-B的外形尺寸限制,使其只能为小型电子设备(如U盘或键盘)供电,或者为手机等充电设备供电,随后推出了USB-C这种新供电(PD)标准,它允许发送方和接收方在5至20V的电压下协商最高100W的功率输出。这意味着,只需一个小小的USB-C插头便可为更多产品供电,利用100W的输出功率,包括您安装在电动汽车里的几乎任何设备都可以用USB-C端口充电(遗憾的是,汽车本身不行),这些产品的覆盖范围已经非常广,从手机、笔记本电脑和移动电源到无人机、电动工具以及智能家居和便携式应用,一切都是因为USB PD标准允许在协商后进行高功率传输,并对端口背后的内容提出了新要求;所以最近USB PD电源的需求也是不断增长,PD 电源控制芯片供应商之间的竞争也越来越激烈,但是最近发现USB PD 领域的一匹黑马:慧能泰半导体,他们竟然仅用不到2年时间,从一个无名的半导体品牌到千万级芯片出货量供应商,当然也是因为这个市场备受推崇所占, 一方面,作为器件,您的设备应能够协商源头提供的最高电压(5-20V)和电流,以便为电池充电,为系统提供电源,另一方面,作为主机,您的设备应从一健拷贝(OTG)方面向外围设备提供电池的最大电压(5V-20V)和电流,今天一起聊聊,如何采用USB PD和C型USB 端口,改变充电设计方式.

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最初的USB-C和供电的设计十分复杂,涉及许多外部组件和软件配置工具;如今,随着半导体行业中新产品的发展,从USB-C的设计中可见一斑,半导体公司都在简化设计工作;那么,现在将USB-C添加到您的产品中需要做什么呢?USB-C PD设计需要什么?在产品设计中,第一步都是定义所需的功能集,在具有供电的USB-C系统中尤其如此,因为支持PD功能会直接影响系统成本,PD本身增加了系统的成本,因此最终产品必须从供电功能中获益,以确保成本的合理性。 

USB-C用途广泛,并且支持除USB之外的其他数据类型,因此需要了解整个系统才能选择合适的USB-C组件。如果产品是存储设备或电池充电器,则无需为系统增加实现交替模式视频所需的成本和固件。相反,如果系统是连接到支持DisplayPort的笔记本电脑的显示器,则必须在设计中包含特定的端口控制器和组件。因为USB-C端口元件包括PD/USB协议、数据和电源,因此系统解决方案将包括USB-C供电端口控制器和模拟及电源组件。一个最简单的USB-C应用是纯充电端口。在这种情况下,系统的设计目的是为与其连接的设备供电和/或充电。这类系统的一个例子是汽车上的后排充电口、电动工具电池或房屋里的壁式充电器。

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举例:作为纯充电电源的USB-C端口

着目前商用电子产品电路板的面积减少,使用一些具有高速通信能力的接口成为必然,以前大多是用PCIe插槽进行相应扩展,但是PCIe插槽要求的面积比较大,而且不具备充电的可能性,USB Type-C技术的提出,使得集供电\超高速信号传输的扩展模块成为可能,

未来各家PD芯片方案上都将通过一个IC来实现整个拓展坞的电源管理,以下为参考慧能泰的IC方案,支持18W到100W PD快充,同时支持智能功率分配,适合多口充设计这应该是目前最先进的IC技术,使得USB Type-C接口得以扩展,慧能泰的这一参考设计及其原型电路板可以通过功能的增减应用到电子产品的设计中,既可以作为独立的扩展坞进行设计也可以集成到现有的USB扩展坞中以支持USB Type-C,极有参考价值.

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USB-C是一种最终使多种类型的数据和多种功率级别在单个连接器中共存的连接器,使用智能集线器设计可以轻松实现HostFlex和功率平衡等高级系统功能,而基本充电电路可以通过简单和可配置的端口控制器来实现,未来的设备将继续提高集成度并降低实现难度。

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未来的应用客户端的设计人员不必为将USB-C添加到其设计中的任务担心,因为方案商和半导体设计公司都会在方式上去简化设计工作和降低风险所需的支持。


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