L'interface USB-C change complètement le mode de chargement de l'équipement électronique Le câble USB-C peut être connecté de chaque côté du smartphone ou du super-connecteur Le connecteur physique de type C est bidirectionnel (quel que soit le côté du câble inséré) Dispositif en deux parties), mais aussi non polaire (le connecteur peut être inséré face vers le haut, vous pouvez également le faire face vers le haut.) Pendant le processus de négociation, le système de connexion peut distinguer électroniquement l'électrode. La tension par défaut est de 5V, le port USB-C peut être négocié avec le périphérique inséré, les deux parties ont convenu du niveau actuel, la tension du port a augmenté à 20V, ou les deux ont convenu de l'autre tension. La puissance maximale fournie par le port est de 100W (20V / 5A), ce qui est plus que suffisant pour charger le notebook.L'avantage est si évident qu'il n'est pas difficile de comprendre pourquoi les fabricants d'équipements électroniques ont adopté le port USB. C.
Avec l'adoption de l'USB PD et USB-C, l'industrie informatique a fait une demande nettement plus élevée pour les performances du régulateur.Par rapport aux ports USB-A et USB-B traditionnels avec des valeurs de tension fixes, USB Le port C est bidirectionnel et accepte une tension d'entrée variable avec une plage de tension de sortie de 5V à 20 V. Sa tension de sortie réglable permet aux ordinateurs portables et autres appareils mobiles de remplacer l'adaptateur AC / DC traditionnel par des ports USB-C et USB-A. Terminaux B. En tenant compte de ces avantages, certains clients dans la conception de leur système de deux ports USB-C ou plus.
Cependant, l'architecture du système avec deux ports USB-C ou plus est complexe et ne peut pas répondre aux besoins de nombreux clients.Ce livre blanc présente une nouvelle architecture système qui utilise le régulateur abaisseur-élévateur ISL95338 d'Intersil. Et le chargeur de batterie modulaire ISL95521A.Nous allons discuter comment cette architecture simplifie la conception et prend en charge toutes les fonctions USB-C.Nous allons également expliquer comment cette architecture peut être appliquée au côté de l'adaptateur pour atteindre l'alimentation programmable (PPS) Cette alimentation peut produire une tension réglable pour correspondre à la tension d'entrée variable USB-C.
Une nouvelle architecture USB-C
La figure 1 montre une nouvelle architecture USB-C composée du régulateur bidirectionnel Buck-Boost ISL95338 et du chargeur de batterie combiné ISL95521A ou du chargeur de batterie Buck-Boost ISL9238. Le système charge la batterie via le port USB-C et prend en charge la charge rapide lorsque deux chargeurs PD sont branchés sur USB-C_1 et USB-C_2 Aucune logique de contrôle de port complexe supplémentaire ou IC n'est nécessaire, et les deux ports de l'architecture Prise en charge complète pour USB 3.1 On-The-Go (OTG).
USB-Type-C: Port USB-C Bi-directionnel: Li-ion bidirectionnel 2 et 3 cellules: 2 ou 3 batteries lithium-ion
Par rapport à la figure 1 et à la figure 2, il est facile de voir que l'architecture de chargeur de batterie existante sur le marché nécessite plus de dispositifs et de circuits externes complexes pour atteindre les mêmes fonctionnalités et performances que l'architecture du chargeur de batterie Intersil. Du système de charge de la batterie, chaque chemin de chargeur nécessite un contrôleur USB-PD pour contrôler deux ASGATE et effectuer la fonction de charge, ce qui améliore la conception du coût du système.Pour atteindre 5V buck OTG, porte OTG besoin également d'un contrôle PD Notez que le convertisseur abaisseur existant ne peut produire qu'une seule tension fixe.La figure 2 montre que si vous utilisez un convertisseur abaisseur 5V, le concepteur ne peut délivrer qu'une tension fixe de 5V, qui peut être utilisée avec de nombreuses applications USB-C La tension de sortie OTV 5V-20V ne correspond pas.
USB-Type-C 1: Port USB-C 15V OTG uniquement: 5V seulement Batterie OTGCharging & Système de soutien: Batterie rechargeable et système de support Logique externe: Sélectionnez le circuit logique pour sélectionner l'alimentation d'entrée externe Chargeur BB: Boost Chargeur 5V Buck: 5V Buck Convertisseur
L'architecture Intersil proposée dans cet article surmonte tous ces inconvénients La figure 1 montre que deux ISL95338 connectent deux ports USB-C au chargeur de batterie ISL95521A, simplifiant ainsi l'architecture du système et permettant aux clients de réaliser des économies substantielles Plus important encore, moins de composants sont utilisés mais aucune performance n'est dégradée.Par exemple, si la batterie doit être chargée, l'ISL95521A est alimenté directement à partir de l'entrée USB-C. En outre, les deux ISL95338 en parallèle, pour les clients de fournir plus de choix.
Par exemple, deux entrées USB-C avec des puissances nominales différentes peuvent être utilisées pour charger la batterie à haute puissance, ce qui signifie que la charge de la batterie est supérieure à la puissance d'entrée unique USB-C. Placez un ISL95338 (réglé sur une puissance supérieure USB-C) pour l'entrée ISL95521A afin de fournir une tension constante (V0) et placez un ISL95338 (réglé sur une puissance nominale inférieure USB-C) dans la boucle de courant, Fournit automatiquement la puissance maximale pour l'ISL95521A, en d'autres termes, aucun circuit ou logique supplémentaire n'est requis pour déterminer la puissance nominale différente des deux régulateurs parallèles buck-boost ISL95338.
De puissance différente peuvent être automatiquement sélectionnés en fonction de l'intérieur de la ISL95338 de boucle de commande à utiliser pleinement la puissance d'entrée. Pour une fonctionnalité OTG, puissance de la batterie peut être fournie par une diode, avec le ISL95338 transfert de puissance USB-C à la sortie. 5V mâle et éliminant ainsi la nécessité OTG porte, représenté sur la figure 2. en outre, en utilisant la communication entre les deux SMBus ISL95338, ISL95521A et régulateur PD, OTG tension peut être réglée, au lieu d'utiliser une valeur fixe.. la figure 3 montre une application de puissance de charge rapide , dans lequel la charge de la batterie nouvelle architecture Intersil peut être étendue, peut être connecté en parallèle avec le chargeur 4 batterie ISL95338 ISL9238 ou un ISL95521A chaque port USB-C peut être utilisé en tant que puits (puits) ou de la source (source) fonctionnent de manière indépendante. la L'architecture peut également intégrer des adaptateurs existants en tant qu'alimentation dans le système sans augmenter les coûts de matériel.
USB-Type-C 1: port USB-C adaptateur 1Normal: Adaptateur Normal 2 et 3 cellules Li-ion: 2 ou 3 lithium ion
Solutions d'alimentation programmables
Dans les applications classiques USB-A et USB-B, la tension d'entrée est une valeur fixe, ce qui donne l'application USB-C apporte de nouveaux défis comme le port USB-C peut également accepter une tension d'entrée variable. La solution est programmable la fonction d'alimentation électrique (PPS), qui permet à la tension de sortie de l'alimentation et le courant à l'étape de programmation 20mV / 50mA et ajusté pour optimiser le trajet de puissance 4, mâle ISL95338 - régulateur de suralimentation est idéalement adapté pour Pour atteindre PPS, parce que le régulateur peut utiliser la communication SMBus contrôleur USB-PD, la tension bidirectionnelle de sortie réglable.
Contrôleur USB-PD: Contrôleur USB-PD Buck-Boost VR: Régulateur Buck-Boost Port USB-C: Port USB-C
Conclusion
L'utilisation de l'ISL95338 dans un système de charge de batterie USB-C multi-ports permet une nouvelle architecture de chargement facile à utiliser qui permet de mettre en œuvre la nouvelle architecture d'Intersil à un coût beaucoup plus bas que les architectures de charge existantes Des performances supérieures, une charge plus rapide et une durée de vie de la batterie plus longue.En outre, toutes les exigences de port USB-C peuvent être pleinement satisfaites, y compris la possibilité d'atteindre PPS, qui est l'application future doit ajouter l'une des principales fonctionnalités USB. Pour plus d'informations sur le régulateur buck-boost bidirectionnel ISL95338, veuillez visiter: http://www.intersil.com/products/isl95338.
À propos de l'auteur
Xunwei Yu est ingénieur d'application chez Intersil, une filiale de Mobile Power Management Products Inc. de Renesas, Research Triangle Park, Caroline du Nord, États-Unis, où il détient un doctorat de la North Carolina State University.
Sungkeun Lim est ingénieur d'application à la division Mobile Power Management d'Intersil, Research Triangel Park, Caroline du Nord, États-Unis, avec un baccalauréat en génie électrique de l'Université Dong-A de Busan en Corée et de l'Université de Caroline du Nord à l'Université de Caroline du Nord. Master of Engineering et Ph.D.