Teknik destek

Servis desteği

Olay

Önerilen ürünler

USB-C Güç Dağıtımı--Bir USB-C kablosunun hızlı şarj olmasını sağlayan nedir?

Ağustos 23, 2022
USB-C Güç Dağıtımı--Bir USB-C kablosunun hızlı şarj olmasını sağlayan nedir?


Type-C arabirimi ortaya çıkmadan önce, USB kablosunun yalnızca 2.5W güç sağlamasına izin verilirken, USB Type-C kablosu maksimum gücün 5V/3A'ya (15W) kadar olmasına izin veriyordu. Power Deliver (PD) protokolü benimsenirse, voltaj ve akım 20V/5A'ya (100W) yükseltilebilir, bu da büyük bir pilli bir dizüstü bilgisayarı şarj etmek gibi büyük cihazların USB arabirimi üzerinden güç beslemesine izin verir.

Ancak, bir USB-C kablosunu hızlı şarj yapan nedir?

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

1. PIN'in İşlev TanımısUSB Type-C

Type-C, bir tür USB arabirimidir. Ön tarafı umursamayan tek USB konektörüdür yan ve geriyanyerleştirildiğinde. USB standart şarjı, veri iletimini, video iletimini, ses iletimini, ekran çıkışını ve diğer işlevleri destekler.





USB Type-C ile eski standartlar arasındaki bir diğer fark, çift rol yeteneğidir. 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 Bakan Bağlantı Noktası (DFP) ve çevre birimi bağlantı noktasına Yukarı Akışa Bakan Bağlantı Noktası (UFP) denir. Güç kaynağı açısından, güç kaynağı ucuna kaynak ucu (Kaynak) ve güç tüketimi ucuna lavabo ucu (Lavabo) denir. Bazı cihazlar, hem veriler üzerinde Çift Veri Rolü (DRD) özelliğine hem de güç kaynağında Çift Güç Rolü (DRP) özelliğine sahip olabilir. CC (Mali İşler Havuzu) telType-C "Konfigürasyon Kanalı Pin CC" aracılığıyla iletişim kurarak iki cihaz arasındaki bağlantı sırasında güç kaynağının rolünü tanımlar



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

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

Durum (1) Çevrilmemiş doğrudan bağlantı



Yukarıdaki resim, kablonun ne zaman olduğunu göstermektedir. Çevrilmemiş. Soldaki soketten sağdaki sokete kadar, 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 bağlanmasına gerek yoktur (B5 ila B5). Ne zaman elektronik işaret(E işareti) çipi, USB-C konektörünün PCB'sine, sol fişin B5'ine ve sağ fişin B5'ine takılıdır ihtiyaçbirbirinize bağlı olmak

Devlet (2) Fdudaklı bağlantı



Soldaki fiş ve priz aynı kaldığında ve sağdaki soket de aynı kalır, ancak sağdaki fiş bir taraftan diğerine değişir (USB-C ön ve arka takmayı destekler), USB-C bağlantısı Saygısız

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

Hem sol hem de sağ fişler kututers çevrilebilir. Görünüşe göre toplamda dört farklı bağlantı yöntemi var, 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, doğru iletişimin kurulabilmesi için RX/TX veri çiftlerinin bir çoklayıcı kullanılarak her olası bağlantı durumu için yapılandırılması gerekir.Aşağıdaki şekil, USB Type-C bağlantı noktaları arasındaki veri çiftlerinin yönlendirme olanaklarını göstermektedir, fiş ve soketin yönü, her terminalde CC1/CC2'nin durumu ölçülerek bilinebilir, CC mantık denetleyicisi daha sonra çoklayıcının yönlendirme yapılandırmasını tamamlayabilir, çoklayıcıda veya USB yonga setinde.




3. USB-C Güç Dağıtımı--Bir USB-C kablosunun hızlı şarj olmasını sağlayan nedir?

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

Kullanmayan bir USB Type-C kablosunda aGüç aktarım protokolü, kaynak ucundan lavabo ucuna güç aktarımı yöntemi aşağıdaki şekilde gösterilmiştir



USB Type-C kablosunun kaynak ucunda her zaman VBUS'u açmak/kapatmak için bir MOSFET anahtarı bulunur, 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 havuz uçlarında bulunur.

CC'nin rolü (Kanal Yapılandırması) teliki bağlı 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 sağlayıcısı (kaynak) olarak tanımlanırken, 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 hangisi olduğunu söyleyebilir. Tarafının CC düşük çekilir. Lavabodaki CC1 / CC2'nin voltajı da izlenir, once a CC telyukarı 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 tanımlanan değeri 5.1'dir.KΩ, yani CC'nin voltajı telkaynaktaki çekme direnci Rp'nin değeri (veya akım kaynağının akım değeri) ile belirlenir. 3 veri yolu akımı seviyesi vardır tanımlanmıştır. En düşük CC telvoltaj (yaklaşık 0.41V) varsayılan USB güç spesifikasyonuna (USB 2.0 için 500mA veya USB 3.0 için 900mA) ve daha yüksek CC'ye karşılık gelir telvoltaj (yaklaşık 0.92V) 1.5A'lık bir akım kapasitesine karşılık gelir. Eğer CC telvoltaj yaklaşık 1.68V, karşılık gelen Maksimum 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 soketindeki hem CC1 hem de CC2, direnç Rp tarafından yüksek bir voltaja çekilir ve lavabodaki hem CC1 hem de CC2, aşağı çekme direnci Rd tarafından düşük bir voltaja çekilir.

Kablo bağlandıktan sonra, kablonun yerleştirme yönüne bağlı olarak CC1 veya CC2 daha yüksek bir voltaja çekilir. Bu durumda kablo ters 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'dir, bu da kaynağın maksimum 3A akım sağlayabileceği anlamına gelir.

CC'den sonratelbağlantı kurulursa, VBUS üzerindeki 5V voltajı açılacaktır.

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



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

Kaynaktan PD protokolü de dahil olmak üzere USB Type-C sisteminin sistem çerçeve şeması yan lavaboya yanaşağıdaki şekilde gösterilmiştir



Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, kaynak tarafı, kaynak tarafı PD kontrolörü tarafından kontrol edilen bir voltaj dönüştürücü içerir. Voltaj dönüştürücü, giriş voltajı koşullarına ve en yüksek bara voltajı gereksinimlerine bağlı olarak bir Buck, Boost, Buck-Boost veya geri dönüş dönüştürücü olabilir. CC üzerinden PD iletişimi telayrıca PD denetleyicisinin kontrolü altındadır. USB PD sistemi ayrıca Vconn gücünü bir CC'ye geçirmek için bir anahtara ihtiyaç duyar tel.

Kablonun bağlantısı kurulduğunda, PD protokolünün SOP iletişimi CC üzerinden başlar telGüç iletiminin özelliklerini seçmek için,Lavabo, kaynağın sağlayabileceği güç yapılandırma parametrelerini (veri yolunun voltaj ve akım verileri) soracaktır. S'nin güç talebinden bu yanamürekkepson genellikle ilgili bağlı cihaza batmak(şarj cihazı gibi), s'nin yerleşik sistem denetleyicisimürekkepend'in ilgili özellikleri belirlemek için kaynak ucunun PD kontrolörü ile iletişim kurması gerekir.

Aşağıdaki şekil, daha yüksek bir bara voltajı talep eden batan bir PD kontrolörünün bir örneğini göstermektedir.



Lavabo ile CC üzerindeki kaynak arasındaki iletişim Tel aşağıdaki adımlara benzer:

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

2. Kaynak, yetenek veri bilgilerini sağlar.

3. Alıcı, kaynak tarafından sağlanan kapasite veri bilgilerinden uygun güç yapılandırma parametrelerini seçer ve buna karşılık gelen bir istek gönderir.

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

5. Bara voltajı nihai değere ulaştıktan sonra, kaynak bara voltajının stabilize olmasını bekleyecektir. ve sonraGüç Hazır Sinyali Gönderme batmak aBu noktada, lavabo akım tüketimini artırabilir. Aynı iletişim süreci, lavabo bara voltajının düşmesini istediğinde de gerçekleşir, bara voltajı düşüşü sırasında kaynak, aktif bara deşarjı yoluyla bara voltajını hızla azaltan bir şönt devreyi etkinleştirir. Nominal değere ulaştıktan sonra kaynak, tüketiciye güce hazır bir sinyal göndermeden önce bara voltajının stabilize olması için biraz daha bekleyecektir

Bu iletişim yöntemi, veri yolundaki herhangi bir güç değişikliğinin, kontrol edilemeyen koşullardan kaçınarak kaynağın ve havuzun yetenekleri dahilinde olmasını sağlar. Type-C kablosunun bağlantısı kesildiğinde, veri yolundaki güç de kapatılır. AYeni bağlantı kesinlikle kablo bağlantısı algılamasını yapacaktır ve voltaj her zaman 5V'dir, böylece okablo bir cihazdan diğerine bağlandığında yüksek voltajı önleyebilir.

USB PD iletişimi, tek hatlı bir iletişim kodu olan İki Fazlı İşaret Kodunu (BMC) kullanır. Veri 1'in iletimi, yüksek ve düşük voltajlar arasında bir geçiş işlemi gerektirir ve veri iletimi 0 Sabit bir yüksek voltaj veya düşük voltajdır. Her veri paketi bir 0/1 alternatif önsöz, bir paket başlangıcı (SOP), bir paket başlığı, bilgi veri baytları, bir CRC döngüsel artıklık kodu ve bir paket sonu (Paket Sonu) kodu içerir. Paket, EOC), aşağıdaki şekle bakın:



Aşağıdaki şekil, yoğundan genleşmişe bir bara voltajı artışı gerektiren bir PD iletişiminin dalga biçimini göstermektedir. Girişin sırası, son genişletilmiş dalga formundan görülebilir.



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




4. Güç yapılandırma listesi

USB PD 3.0 spesifikasyonu, 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 konfigürasyonda, kablo normalse, izin verilen maksimum çıkış 20V/3A'dır (60W). Özel olarak özelleştirilmiş bir kablo ise ELektronik İşaretle (E-İşareti)kullanılırsa, karşılık gelen veriler 20V / 5A'ya büyütülebilir (100W). En yüksek voltajı ve gücü destekleyen bir sistem dereceAyrıca tüm düşük voltajı ve gücü desteklemelidir dereces.


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

USB Type-C spesifikasyonu, farklı özelliklere sahip çeşitli kabloları tanımlar. Düşük hızlı bir USB 2.0 kablosu için özel bir gereklilik yoktur. Ancak destekleyen USB 3.1 kabloları için süper hızlı veri iletimi veya 3A'yı aşan akımlara sahip kablolar, ELektronik İşaretkullanılmalıdır. Aşağıdaki şekilde gösterilen kablo, işlevi kablonun özelliklerini tanımlamak olan bir IC içerir. Bu canlı kablo, tümü VCONN'dan güç gerektiren sinyal şekillendirme için IC de içerebilir wier (Türkçe)kablonun.



İçeren kablodaki Vconn ELektronik İşaretçip, 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. Spesifik voltaj değişimi, ana bilgisayara hangisi olduğunu söyleyecektir. sonlavabo ucunun 5.1kΩ direnci ile aşağı çekilir, ve hangisi son1 tarafından aşağı çekilirKKablonun Ω direnci, yani to yerleştirme yönükablonunbelirlenebilir. Ra'nın aşağı çekme etkisi aynı zamanda kaynak ucunun VCONN'un 5V'luk bir güç kaynağına ihtiyaç duyduğunu bilmesini sağlar, bu nedenle cihazın güç gereksinimlerini karşılamak için CC ucuna güç sağlaması gerekir. ELektronik İşaret.



Aşağıdaki şekil bir test durumunu göstermektedir,WhıchGüç kaynağı ucu (kaynak), güç tüketimi ucuna (lavabo) bir kablo ile bağlanır. ELektronik İşaretve kablo ters çevrilmiş durumda. Kablo bağlandığında bir CC'nin telkaynak ucunda 1 ile çok düşük bir voltaja çekilirKVCONN tarafından Ω direnç.

Kaynak sonbu voltajı algılayacak ve kablonun bir ELektronik Çipi işaretle, böylece 5V VCONN'u CC'ye bağlayacaktır telKablonun iç devresine güç sağlamak için.

Daha sonra gerçekleşen PD iletişimi, kaynak ile kaynak arasındaki iletişimi içerecektir. ELektronik İşaret(SOP' veya SOP olarak adlandırılır), ve kaynak ile havuz arasındaki iletişim (SOP olarak adlandırılır)




6. Güç kaynağının ikili rolü

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


Bu durumda kaynak olarak soldaki DRP cihazı, sink olarak da sağdaki DRP cihazı seçilir. Bu durum, bir DRP aygıtı önce kaynağa ayarlanmadıkça (örneğin, harici bir güç adaptörüyle çalıştırıldığında) veya önce batmaya ayarlanmadıkça (örneğin, bir pille çalıştığında) tersine çevrilebilir.

Güç rolü değiştirme, iki DRP cihazından biri rol değiştirme isteğini başlattığı sürece bağlantı sırasında da gerçekleşebilir. Aşağıdaki şekil, böyle bir rol değiştirme sürecini göstermektedir.






 

Copyright 2019 Tüm Hakları Saklıdır.

Bağlantı: