범용 USB-C 전원 어댑터로 다음 제품에 전원 공급

 

범용 USB-C 전원 어댑터로 다음 제품에 전원 공급

 

 

오늘날 소비자들은 어디서나 빠르고 편리하게 휴대용 장치를 충전하기를 원합니다. 그러나 충전 어댑터 및 커넥터에는 여러 유형이 있으므로 최종 사용자가 가지고 있어야 할 충전기 또는 충전기를 결정하는 데 혼란을 줄 수 있습니다.

다양한 휴대용 장치 용으로 여러 개의 충전 어댑터를 휴대하는 것은 부담 스러울 수 있습니다. 반면에 매년 많은 충전 어댑터가 생산되고 있습니다. 최신 글로벌 전자 폐기물 모니터 보고서에 따르면 매년 약 100 만 톤의 전원 어댑터가 생산되고 있습니다. 이 충전기는 휴대폰, 랩톱 컴퓨터, 태블릿, 디지털 카메라, 스마트 스피커, 전동 공구 및 기타 여러 제품 유형과 같은 휴대용 소비자 장치와 함께 제공됩니다. 2020 년 1 월 31 일 유럽 의회는 발생하는 전자 폐기물의 양을 줄이기 위해 기기 충전기를 표준화하기로 결정했습니다.

USB-C라고도하는 USB Type-C 커넥터는 배럴 커넥터, USB Type-A 커넥터 및 Micro-B 커넥터와 같은 대체 커넥터에 비해 많은 이점을 제공합니다. 이러한 이점에는 리버 서블 플러그, USB Type-C 전원 공급 (최대 100W) 사용시 더 높은 전력, 이중 역할 전력 기능 (싱크 또는 소스로 작동 할 수 있음) 및 더 빠른 데이터 속도가 포함됩니다.

그림 1 : USB-C 커넥터가 기존 배럴 커넥터를 대체합니다.

지난 몇 년 동안 USB Type-C 커넥터는 휴대폰, 노트북 PC 및 태블릿 장치에서 대규모로 채택되었습니다. 향후 2 ~ 3 년 내에 USB Type-C 커넥터가 IoT 장치, 드론, 스마트 스피커, 전동 공구, 소매 자동화 등과 같은 다른 장치 유형에서 사용되기 시작할 것으로 예상됩니다. USB Type-C를 다양한 종류의 배럴 커넥터 대신 범용 전원 커넥터로 사용함으로써 장치 제조업체는 전자 폐기물 문제에 대한 기여를 줄입니다. OEM은 또한 제품에 전원 어댑터를 번들로 제공하는 동안 발생하는 생산 및 배송 비용과 관련하여 절약을 누릴 수 있습니다.

그림 2 : USB Type-C 및 PD 에코 시스템 확장

새로운 USB Type-C 전력 싱크 설계를 구현하는 간단한 방법

다양한 종류의 전자 기기에 USB-C를 채택하는 간단한 방법은 Hynetek Semiconductor Co., Ltd. (www.hynetek.com)의 HUSB238을 사용하는 것입니다. HUSB238은 세계에서 가장 작은 USB PD 싱크 컨트롤러이지만 그 기능과 성능은 확실히 구별됩니다. 특히 HUSB238은 최대 100W 정격 전력에 대한 싱크 역할로 고집적 USB PD 컨트롤러를 제공합니다. TID 3666으로 인증 된 USB-IF PD3.0입니다. USB PD3.0 및 Type-C V1.4와 호환됩니다. 소스가 연결되어있는 동안 BC1.2 DCP, CDP 및 SDP를 지원할 수 있습니다. HUSB238은 레거시 배럴 커넥터 ( "배럴 커넥터 교체"라고도 함) 또는 USB Micro-B 커넥터가있는 전자 장치에서 대체 전원 자원으로 사용할 수 있습니다. HUSB238은 3 x 3mm DFN-10L 및 3.9 x 4mm SOT33-6 패키지로 제공됩니다.

자세히 살펴보면 HUSB238은 부품표 비용을 최소화하고 설계를 단순화하는 작은 패키지에 높은 통합을 제공하는 동시에 엔지니어가 더 적은 수의 USB-C 커넥터를 통해 제품에 전력을 공급하도록 신속하게 변환 할 수 있습니다. 외부 구성 요소 및 펌웨어가 필요하지 않습니다.

또한 Hynetek은 다양한 HUSB238 참조 설계를 사용하여 배럴 커넥터에서 USB-C 커넥터로의 전환을 가속화하므로 제품 개발자는 펌웨어 개발없이 신속하게 프로토 타입을 만들 수 있습니다. 그림 3은 HUSB238의 장점을 요약 한 것입니다.

그림 3 : HUSB238 장점

HUSB238의 시스템 다이어그램은 아래 그림 4에 나와 있습니다. HUSB238은 USB PD 소스 컨트롤러와 통신하여 USB-C 커넥터를 통해 USB-C 및 PD 핸드 셰이크를 수행합니다. HUSB238은 부하 스위치를 제어하여 과전압 및 저전압 보호를 모두 달성 할 수 있습니다. 전원 시스템은 일반적으로 유사한 기능을 가지고 있기 때문에 부하 스위치는 사용되지 않으며 VBUS는 전원 시스템에 직접 연결됩니다.

그림 4 : HUSB238 시스템 다이어그램

HUSB238은 PD 싱크가 PD 소스에서 PDO를 요청하는 두 가지 방법을 제공합니다.

1. 쉽고 간단한 방법은 데이터 시트에 나열된 사양에 따라 RVSET 및 RVSET 저항을 선택하는 것입니다. 소프트웨어 및 펌웨어 디자인이 필요하지 않습니다.

2. 고급 방법은 I2C 인터페이스를 통해 모니터링 및 고급 설정을 위해 임베디드 컨트롤러를 사용하는 것입니다.

그림 5는 통합 USB Type-C PD 및 1-4 셀 배터리 충전 레퍼런스 디자인의 다이어그램을 보여줍니다. MP2651은 Monolithic Power Systems, Inc.의 1 ~ 4 셀 배터리 용 벅-부스트 충전기입니다.이 통합 USB Type-C PD 및 1 ~ 4 셀 배터리 충전 레퍼런스 디자인은 USB Type-C 및 PD 싱크 컨트롤러 시스템입니다. 60W 전력 싱킹이 가능한 배터리 충전 시스템. 이 레퍼런스 디자인은 Type-C 통신 및 PD 협상 외에도 USB Type-C 포트를 통해 1 ~ 4 개의 셀 배터리 충전을 지원할 수 있습니다. 이 레퍼런스 디자인 보드는 3A에서 최대 20V 충전 기능을 제공합니다.

또한 HUSB238과 MP2651은 I2C 인터페이스를 슬레이브 장치로 통합합니다. 모니터링 및 고급 구성은 HUSB238을 통해 협상 된 PDO 인 PD 전원의 소스 용량 모니터링과 같이 I2C 인터페이스를 통해 통신하는 외부 마이크로 프로세서를 통해 수행 할 수 있습니다. I2C 인터페이스를 사용하면 MP2651은 입력 전류 제한, 입력 전압 제한, 충전 전류, 배터리 완전 조정 전압 등과 같은 충전 매개 변수 내에서 유연하게 프로그래밍 할 수 있습니다. 또한 레지스터를 통해 작동 상태 및 오류를 제공 할 수 있습니다.

그림 5 : HUSB238 및 MP2651 참조 설계 보드의 블록 다이어그램

그림 6 : HUSB238 및 MP2651 레퍼런스 디자인 보드

새로운 USB Type-C DRP 설계를 구현하는 간단한 방법 (전원 및 전원 싱크)

새로운 USB Type-C DRP 설계 (전원 및 전원 싱크 모두 지원)에 USB-C를 채택하는 쉬운 방법은 Hynetek의 HUSB311을 사용하는 것입니다. HUSB311은 PD 정책 관리를 처리하는 Type-C 포트 관리자에 Type-C 구성 채널 (CC) 인터페이스 및 USB PD 물리층 (PHY) 기능을 구현하는 TCPC 호환 USB PD PHY 컨트롤러입니다. USB Type-C, USB PD 및 TCPC 사양을 준수하도록 설계되었습니다. 다양한 Type-C 역할 (싱크, 소스 또는 DRP)을 지원할 수 있습니다. Type-C CC 아날로그 부분과 PD Tx / Rx PHY 및 프로토콜 상태 머신을 구현합니다. HUSB311은 WLCSP-9B 및 2.5 × 2.5mm QFN-14L 패키지로 제공됩니다. 그림 7은 HUSB311의 시스템 다이어그램을 보여줍니다. 핀 대 핀 호환 부품 번호에는 RT1715, FUSB302 및 TUSB422의 세 가지가 있습니다.

그림 7 : HUSB311의 블록 다이어그램

그림 8은 20V, 3A, 60W 전원 및 5V, 3A, 15W 전원 싱크를 사용한 USB Type-C DRP 및 배터리 충전의 참조 설계를 보여줍니다. MP2651은 USB PD 협상에 따라 충전 모드 또는 소스 모드에서 작동합니다. 또한이 레퍼런스 보드는 USB Type-A 인터페이스에서 5V, 2.4A, 12W 전원을 제공합니다. HUSB304는 Hynetek의 USB 포트 컨트롤러로 USB Type-A 포트의 공통 기능을 통합합니다. 초저 RDS (on) (15mΩ) N 채널 MOSFET이 통합되어 있습니다. 고전류 스위치가 필요한 5V USB Type-A 포트 애플리케이션 용으로 설계되었습니다.

그림 8 : HUSB311 및 HUSB304 레퍼런스 디자인 보드

 

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