Teknik destek

Servis desteği

Olay

Önerilen ürünler

USB-C Güç Dağıtımı - USB-C kablosunu hızlı şarj eden nedir?

Ağustos 23, 2022
USB-C Güç Dağıtımı - USB-C kablosunu hızlı şarj eden nedir?


C Tipi arayüz ortaya çıkmadan önce, USB kablosunun yalnızca 2,5W güç sağlamasına izin verilirken, USB C Tipi kablo maksimum gücün 5V / 3A'ya (15W) kadar olmasına izin verdi. Power Delivery (PD) protokolü benimsenirse, voltaj ve akım 20V / 5A'ya (100W) yükseltilebilir, bu da büyük bir dizüstü bilgisayarı büyük bir pille şarj etmek gibi USB arabirimi üzerinden büyük cihazların güç kaynağına izin verir.

Ancak, USB-C kablosunu hızlı şarj eden nedir?

First, USB-C arayüzü ve USB-C kablosu hakkında inceleme yapalım

1.PIN'in İşlev TanımısUSB Type-C

C Tipi bir USB arabirimi şeklidir. Önünü umursamayan tek USB konektörüdüryanve geri dönyaneklendiğinde. USB standart şarj, veri iletimi, video iletimi, ses iletimi, ekran çıkışı ve diğer işlevleri destekler.





USB Type-C ve eski standartlar arasındaki bir diğer fark, çift rol özelliğidir. Her bir USB Type-C kablosunun her iki ucu da yansıtılmıştır, bu da bağlı iki cihazın bir ana bilgisayar veya çevre birimi olarak var olmaları gerekip gerekmediğini belirlemek için birbirleriyle iletişim kurması gerektiği anlamına gelir. Rollerin iletişiminin veri ve güç için ayrı ayrı yapılması gerekir ve bu çalışma kablo bağlandıktan sonra yapılmalıdır.

Veri iletişimi için kullanılan ana bilgisayar bağlantı noktasına Aşağı Akışa Yönelik Bağlantı Noktası (DFP), çevre birimi bağlantı noktasına da Yukarı Akışa Yönelik Bağlantı Noktası (UFP) adı verilir. Güç kaynağı açısından, güç kaynağı ucuna kaynak ucu (Kaynak) denir ve güç tüketimi ucuna lavabo ucu (Lavabo) denir. Bazı aygıtlar, verilerde hem Verilerin İkili Rolleri (DRD) özelliğine hem de güç kaynağında Gücün İkili Rolleri (DRP) özelliğine sahip olabilir. The CCtelİki cihaz arasındaki bağlantı sırasında güç kaynağının rolünü tanımlar ve C Tipi "Yapılandırma Kanalı Pin CC" aracılığıyla iletişim kurar



2. USB-C - USB-C kablosu nasıl bağlanır?

Tam özellikli USB-C - USB-C GEN 2 Kablosunun kablolama şeması, P-Shine Electronic Tech Ltd. tarafından sağlanan aşağıdaki gibidir.

Durum (1) Çevrilmemiş doğrudan bağlantı



Yukarıdaki resim, kabloÇevrilmemiş. Soldaki soketten sağdaki sokete RX1 çifti, RX1 çiftine bağlanır, RX2 çifti RX2 çiftine bağlanır; D+, D+'ya, D- D-'ye, SBU1 SBU2'ye ve CC1, CC1'e bağlanır. .

Bazen kablonun her iki ucundaki VCONN'ların bağlanması gerekmez (B5 ila B5). Ne zaman elektronikişaret(E-işareti) çipi, USB-C konektörünün PCB'sine, sol fişin B5'ine ve sağ fişin B5'ine takılırihtiyaçbirbirine bağlı olmak

Devlet (2)Fdudaklı bağlantı



Soldaki fiş ve soket aynı kaldığında ve sağdaki soketdeaynı kalır, ancak sağdaki fiş bir taraftan diğerine değişir (USB-C ön ve arka takmayı destekler), USB-C bağlantısıSaygısız

Bu durumda, soldaki soketten sağdaki sokete kadar, RX1 çifti TX2 çiftine bağlanır, RX2 çifti TX1 çiftine bağlanır, D + hala D + 'ya bağlanır, D- hala D-'ye bağlanır, SBU1 SBU1'e bağlanır, SBU2 SBU2'ye bağlanır ve CC1 CC üzerinden CC2'ye bağlanırtel. Şimdi, yüksek hızlı veriler soldaki RX1+/- ve TX1+/- üzerinden sağdaki TX2+/- ve RX2+/- üzerinden iletiliyor.

Hem sol hem de sağ fişlerkututers çevrilmelidir. Toplamda dört farklı bağlantı yöntemi var gibi görünüyor, ancak aslında sadece iki tane var, doğrudan (her iki ucu da aynı anda çevirmek doğrudan ile eşdeğerdir) ve tek taraflı çevirmeEd.

Bu nedenle, USB-C - USB-C Kablosunun 3.1 kablosunda dört çift yüksek hızlı sinyal çifti görebilirsiniz, ancak aynı anda yalnızca iki çift çalışıyor, wTek taraflı fiş çevrildiğinde, diğer iki serbest sinyal çifti orijinal çalışma çiftinin yerini alabilirs. Veya güç kaynağı veya veri aktarımı için ana bilgisayar ve çevre birimi rolleri değiştikçe, sinyal çiftleri sürekli olarak değiştirilir.

USB 3.1 sisteminde, RX/TX veri çiftlerinin, doğru iletişimin kurulabilmesi için bir çoklayıcı kullanılarak olası her bağlantı durumu için yapılandırılması gerekir.Aşağıdaki şekil, USB Type-C bağlantı noktaları arasındaki veri çiftlerinin yönlendirme olanaklarını göstermektedir, fişin ve soketin yönü, her terminaldeki CC1 / CC2'nin durumunu ölçerek bilinebilir, CC mantık denetleyicisi daha sonra çoklayıcının yönlendirme yapılandırmasını çoklayıcıda veya USB yonga setinde tamamlayabilir.




3. USB-C Güç Dağıtımı - USB-C kablosunu hızlı şarj eden nedir?

USB PD3.0 yalnızca kablonun güç kaynağıyla ilgilidir ve veri iletimi ile ilgisi yoktur. Geleneksel USB-A şarj kabloları sadece iki tel olabilir, VBUS ve Gound. Ancak, PD 3.0 ile uyumlu bir USB-C - USB-C kablosu için en az üç kablo, VBUS, Gound ve CC (Kanal Yapılandırması) gerekir.

Kullanmayan bir USB Type-C kablosundaaGüç Aktarım Protokolü, kaynak ucundan lavabo ucuna güç aktarım yöntemi aşağıdaki şekilde gösterilmiştir



USB Type-C kablosunun kaynak ucu her zaman VBUS'u açmak / kapatmak için bir MOSFET anahtarı içerir, VBUS akımını algılama yeteneğine sahip olabilir, ana işlevi aşırı akım koşullarını tespit etmektir,içindeki VBUS deşarj devresi aşırı akım oluştuğunda çalışmaya başlayacaktır. CC1 ve CC2'nin algılama devreleri hem kaynak hem de lavabo uçlarında bulunur.

CC'nin rolü (Kanal Yapılandırması)telbağlı iki cihaz için güç kaynağını yapılandırmaktır. Başlangıçta, USB Type-C arabiriminin VBUS'unda güç kaynağı yoktur. Sistemin kablo bağlantısı sırasında cihazın rolünü tanımlaması gerekir.Soket üzerindeki CC hattının voltajı yukarı çekilen cihaz, güç tedarikçisi (kaynak), voltajı aşağı çekilen cihaz ise güç tüketicisi (lavabo) olarak tanımlanacaktır.



Yukarıdaki şekil, rolün nasıl belirleneceğini göstermektedirsgüç kaynağı ve tüketimi, kablo yönü ve akım besleme kapasitesi. Kaynak ucundaki CC1 ve CC2, direnç Rp tarafından yükseğe çekilir ve izlenen CC1 / CC2, hiçbir şey bağlı olmadığında her zaman yüksek voltajdadır. Lavabo bağlandıktan sonra, CC1 veya CC2'nin voltajı direnç Rd tarafından aşağı çekilir. Kabloda yalnızca bir CC kablosu olduğundan, kaynak hangisinin olduğunu söyleyebilirtarafınınCC aşağı çekilir. Lavabodaki CC1/CC2 voltajı da izlenir, once a CCtelyukarı çekildiği tespit edilirse, voltaj seviyesindeki değişiklik, lavabonun kaynağın akım besleme kapasitesini bilmesini sağlayacaktır. Devredeki çekme direnci Rp, entegre bir devrede uygulanması kolay olan ve V + besleme voltajı hatalarına karşı bağışık olabilen bir akım kaynağı ile de değiştirilebilir.

Lavabodaki aşağı çekme direnci Rd'nin tanımlanmış değeri 5.1'dirKΩ, yani CC'nin voltajıtelkaynaktaki çekme direnci Rp'nin değeri (veya mevcut kaynağın mevcut değeri) ile belirlenir. Otobüs akımının 3 seviyesi vardır tanımlanmıştır. En düşük CCtelvoltaj (yaklaşık 0,41V), varsayılan USB güç özelliklerine (USB 2.0 için 500mA veya USB 3.0 için 900mA) ve daha yüksek CC'ye karşılık gelirtelvoltaj (yaklaşık 0.92V) ) 1.5A'lık bir akım kapasitesine karşılık gelir. Eğer CCtelvoltaj yaklaşık 1.68V, karşılık gelenMaksimum akım besleme kapasitesi 3A'dır. İlgili veriler aşağıdaki şekle başvurabilir:



Aşağıdaki şekil, güç kaynağı tarafının (Source) güç tüketimi tarafına bağlıdır (Smürekkep), normal bir USB-C - USB-C kablosu kullanarak.

Başlangıçta, kaynak soketteki hem CC1 hem de CC2, direnç Rp tarafından yüksek voltaja çekilir ve lavabodaki hem CC1 hem de CC2, aşağı çekme direnci Rd tarafından düşük voltaja çekilir.

Kablo bağlandıktan sonra, CC1 veya CC2, kablonun takma yönüne bağlı olarak daha yüksek bir voltaja çekilir. Bu durumda kablo çevrilmiş durumda değildir, kaynak ucundaki CC1 ve lavabo ucundaki CC1 bağlanır,CC1 üzerindeki voltaj Rp ve Rd'den etkilendikten sonra, yeni bir değer belirir, bu voltaj lavabo tarafından ölçülür ve böylece kaynağın akım besleme kapasitesinin ne olduğunu bilir.

Bu durumda, bağlandıktan sonra CC1'in voltajı yaklaşık 1.65V'dur, bu da kaynağın maksimum 3A akım sağlayabileceği anlamına gelir.

CC'den sonratelbağlantı kurulur, VBUS'taki 5V voltaj açılır.

Güç dağıtım protokolü olmayan sistemlerde, veri yolundaki akım besleme kapasitesi Rp/Rd tarafından belirlenir, ancak kaynak yalnızca 5V sağlar



Güç Dağıtımı (PD) protokolünü benimsedikten sonra, USB Type-C sisteminin veri yolu voltajı maksimum 20V'a yükseltilebilir, veri yolu gerilimi ve akımı ile ilgili kaynak ve lavabo arasındaki iletişim, seri BMC kodlarının CC teli üzerinde iletilmesiyle gerçekleştirilir

Kaynaktan PD protokolünü içeren USB Type-C sisteminin sistem çerçeve şemasıyanlavaboyayanaşağıdaki şekilde gösterilmiştir



Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, kaynak tarafı, kaynak tarafı PD denetleyicisi tarafından kontrol edilen bir voltaj dönüştürücü içerir. Voltaj dönüştürücü, giriş voltajı koşullarına ve en yüksek bus voltajı gereksinimlerine bağlı olarak bir Buck, Boost, Buck-Boost veya flyback dönüştürücü olabilir. CC üzerinden PD iletişimitelayrıca PD kontrolörünün kontrolü altındadır. USB PD sistemi, Vconn gücünü bir CC'ye geçirmek için de bir anahtara ihtiyaç duyartel.

Kablonun bağlantısı kurulduğunda, PD protokolünün SÇP iletişimi CC üzerinden başlartelGüç iletiminin özelliklerini seçmek için,Lavabo, kaynağın sağlayabileceği güç yapılandırma parametrelerini (veri yolunun voltaj ve akım verileri) soracaktır. S'nin güç talebinden bu yanamürekkepsonu genellikleilgilibağlı cihazabatmak(şarj cihazı gibi), S'nin gömülü sistem denetleyicisimürekkepUç, ilgili özellikleri belirlemek için kaynak ucun PD denetleyicisi ile iletişim kurmalıdır.

Aşağıdaki şekil, daha yüksek bir veri yolu voltajı talep eden batan bir PD kontrolörü örneğini göstermektedir.



Lavabo ile CC üzerindeki kaynak arasındaki iletişimtel aşağıdaki adımlara benzer:

1. SMürekkep tarafı, kaynak tarafın yetenek verilerini elde etmek için geçerlidir.

2. Kaynak, yetenek veri bilgilerini sağlar.

3. Havuz, kaynak tarafından sağlanan yetenek verisi bilgilerinden uygun güç yapılandırma parametrelerini seçer ve ilgili bir istek gönderir.

4. Kaynak isteği kabul eder ve veri yolu voltajını ilgili parametreye değiştirir. Veri yolu voltaj değişimleri sırasında, lavabonun akım tüketimi mümkün olduğunca küçük tutulur. Kaynak ucundaki bus voltajını yükseltme işlemi, tanımlanan voltaj yükseltme hızına göre gerçekleştirilir.

5. Veri yolu voltajı son değere ulaştıktan sonra, kaynak veri yolu voltajının stabilize olmasını bekleyecektirve sonraGüce hazır bir sinyal göndermebatmak aBu noktada, lavabo mevcut tüketimini artırabilir. Aynı iletişim işlemi, lavabo veri yolu voltajının düşmesini istediğinde de gerçekleşir, veri yolu voltaj düşüşü sırasında kaynak, aktif veri yolu deşarjı yoluyla veri yolu voltajını hızla azaltan bir şönt devresini etkinleştirir. Nominal değere ulaştıktan sonra, kaynak tüketiciye güce hazır bir sinyal göndermeden önce veri yolu voltajının dengelenmesi için biraz daha bekleyecektir

Bu iletişim yöntemi, veri yolundaki herhangi bir güç değişikliğinin kaynağın ve lavabonun yetenekleri dahilinde olmasını sağlayarak kontrol edilemeyen koşullardan kaçınır. C Tipi kablonun bağlantısı kesildiğinde, veri yolundaki güç de kapatılır. Any yeni bağlantı kesinlikle kablo bağlantısı algılama yapacak ve voltaj her zaman 5V'de, böyleceokablo bir cihazdan diğerine bağlandığında yüksek voltajı önleyebilir.

USB PD iletişimi, tek hatlı bir iletişim kodu olan Bi-phase Mark Code (BMC) kullanır. Verilerin iletimi 1 yüksek ve alçak gerilimler arasında bir anahtarlama işlemi gerektirir ve verilerin iletimi 0 sabit bir yüksek voltaj veya düşük voltajdır. Her veri paketi bir 0/1 alternatif önsöz, bir paket başlangıcı (SÇP), bir paket üstbilgisi, bilgi veri baytları, bir CRC döngüsel artıklık kodu ve bir paket sonu (Paket Sonu) kodu içerir. Paket, EOC), aşağıdaki şekle bakın:



Aşağıdaki şekil, yoğundan genişlemişe doğru bir veri yolu voltajı artışı gerektiren bir PD iletişiminin dalga biçimini göstermektedir. Önsözün sırası son genişlemiş dalga formundan görülebilir.



BMC iletişim verileri, Ellisys'in EX350 analizörü gibi bir USB PD kod çözücü ile çözülebilir. Bu araçla, PD iletişiminin verileri yakalanabilir ve CC üzerindeki veri yolu voltaj değeri, dalga formu gibi zamanla ilgili verileri içeren her veri paketinin anlamı görüntülenirtelvb., aşağıdaki şekle bakın




4.Güç yapılandırma listesi

USB PD 3.0 belirtimi aşağıdaki güç kaynağı yapılandırma listesini tanımlar:



Önceden tanımlanmış 4 ayrı voltaj değeri vardır: 5V, 9V, 15V ve 20V. 5V, 9V ve 15V için maksimum akım 3A'dır. 20V konfigürasyonunda, kablo normalse, izin verilen maksimum çıkış 20V / 3A'dır(60W). Özel olarak özelleştirilmiş bir kablo ileELectronicİşaret (E-İşareti)kullanılırsa, ilgili veriler 20V / 5A'ya büyütülebilir(100W). En yüksek voltaj ve gücü destekleyen bir sistemdereceAyrıca tüm düşük voltaj ve gücü desteklemelidirdereces.


5. Kablo ileELectronicMark (E-Mark) ve E-Mark çipi nasıl çalışır?

USB Type-C spesifikasyonu, farklı özelliklere sahip çeşitli kabloları tanımlar. Düşük hızlı USB 2.0 kablosu için özel bir gereksinim yoktur. Ancak destekleyen USB 3.1 kabloları içinsüperhızlı veri iletimi veya 3A'yı aşan akımlara sahip kablolar,ELectronicİşaretkullanılmalıdır. Aşağıdaki şekilde gösterilen kablo, işlevi kablonun özelliklerini tanımlamak olan bir IC içerir. Bu canlı kablo, sinyal şekillendirme için IC de içerebilir ve bunların tümü VCONN'dan güç gerektirirWierkablonun



Vconn'u içeren kablodaELectronicİşaretçip, 1'lik bir aşağı çekme direnci Ra içerirKΩ ve değeri, tipik olarak 5.1kΩ olan direnç Rd'den daha küçüktür. Böyle bir kablo takıldığında, kaynak ucu CC1 ve CC2'nin voltaj düşüşünü görecektir. Özgül voltaj değişimi, ana bilgisayara hangisininsonlavabo ucunun 5.1kΩ direnci ile aşağı çekilir,ve hangisison1 tarafından aşağı çekilirKKablonun Ω direnci, yani to ekleme yönükablonunbelirlenebilir. Ra'nın aşağı çekme etkisi aynı zamanda kaynak ucunun VCONN'un 5V'luk bir güç kaynağına ihtiyaç duyduğunu bilmesini sağlar, bu nedenle CC ucunun güç gereksinimlerini karşılamak için CC ucuna güç sağlaması gerekir.ELectronicİşaret.



Aşağıdaki şekilde bir test çalışması gösterilmektedir,WhıchGüç kaynağı ucu (kaynak), güç tüketimi ucuna (lavabo) bir kablo ile bağlanırELectronicİşarettıklatın ve kablo ters çevrilmiş durumdadır. Kablo bağlandığında, bir CCtelkaynak ucunda 1 ile çok düşük bir voltaja çekilirKVCONN ucundan Ω direnç.

KaynaksonBu voltajı algılar ve kablonun birELectronicİşaret çipi, böylece 5V VCONN'u CC'ye bağlayacaktırtelkablonun iç devresine güç sağlamak için.

Daha sonra gerçekleşen PD iletişimi, kaynak ile kaynak arasındaki iletişimi içerecektir.ELectronicİşaret(SÇP' veya SÇP olarak adlandırılır),ve kaynak ile lavabo arasındaki iletişim (SOP olarak adlandırılır)




6.Güç kaynağının ikili rolü

Bazı USB C Tipi aygıtlar hem kaynak hem de havuz olarak kullanılabilir ve bunlara ikili rolleri destekleyen aygıtlar denir (Güç için İkili Rol, DRP). Bu cihazın CC1 ve CC2 terminalleri alternatif yüksek ve düşük seviyelerdedir. Ara bağlantıdan önce, bağlantı gerçekleştiğinde, her ikisinin CC terminalleri aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi değişecektir.


Bu durumda, soldaki DRP aygıtı kaynak olarak, sağdaki DRP aygıtı ise havuz olarak seçilir. Bu durum, DRP aygıtı önce kaynak olarak ayarlanmadıkça (örneğin, harici bir güç adaptörüyle çalıştırıldığında) veya önce batacak şekilde ayarlanmadıkça (örneğin, pille çalıştırıldığında) tersine çevrilebilir.

Güç rolü değiştirme, iki DRP aygıtından biri rol değiştirme isteğini başlattığı sürece bağlantı sırasında da gerçekleşebilir. Aşağıdaki şekilde, böyle bir rol değiştirme işlemi gösterilmektedir.






 

Copyright 2019 Tüm Hakları Saklıdır.

Bağlantı: