USB-Typ-C-PD-Technologie: Von der Verbindung bis zur 100-W-Verhandlung

Einführung

Der USB-Typ-C-Anschluss ist für seinen umkehrbaren Stecker bekannt, verfügt aber auch über ein intelligentes Kommunikationsprotokoll: USB Power Delivery (PD). Mit PD können Geräte bis zu 100 W Ladeleistung aushandeln. Mit der ET7303/ET7304 In diesem Artikel wird am Beispiel von Controllern von ETEK erläutert, wie Typ-C die Verbindung erkennt, die Stromkapazität identifiziert und die Spannung über das PD-Protokoll anpasst.

PD-Controller-Anwendungsschaltung

Eine typische Anwendungsschaltung des ET7303/ET7304 ist um die Typ-C-Buchse herum aufgebaut. Die CC1/CC2-Pins des Controllers werden direkt mit den CC-Leitungen der Buchse verbunden und nutzen die integrierte Rp-Pull-Up-Stromquelle und den Rd-Pull-Down-Widerstand zur Verbindungserkennung, Orientierungserkennung und PD-Protokollkommunikation. Der Chip ist über einen I²C-Bus mit dem Systemhost (AP) verbunden. Abbildung 1 zeigt die beispielhaften Anschlussdiagramme für die typische Anwendungsschaltung.

Abbildung 1

Quelle-zu-Senke-Verbindung

Abbildung 2

Der Sink-Pulldown-Widerstand Rd ist auf 5,1 kΩ festgelegt. Die CC-Leitungsspannung wird nun durch die Rp-Werte des Quellen-Pullup-Widerstands (oder Stromquellenwerte) definiert. Diese sind für drei verschiedene Busstromfähigkeiten definiert:

Die niedrigste Spannung auf der CC-Leitung (ca. 0,41 V) bedeutet Standard-USB-Stromversorgung (Strom = 500 mA für USB 2.0 oder 900 mA für USB 3.0).

Eine höhere CC-Netzspannung (ca. 0,92 V) definiert eine Strombelastbarkeit von 1,5 A.

Wenn die CC-Leitungsspannung etwa 1,68 V beträgt, ist die maximale Strombelastbarkeit auf 3 A festgelegt.

Bi-Phase Mark Code (BMC)

Die USB-PD-Kommunikation nutzt den Bi-Phase Mark Code (BMC). Bei diesem Code handelt es sich um eine Eindrahtkommunikation, bei der eine logische 1 durch einen Hoch-Tief-Wechsel übertragen wird und eine logische Null entweder als fester hoher Pegel oder fester niedriger Pegel übertragen wird. Jedes Datenpaket besteht aus einer Low-High-Low-Sequenzpräambel, SOP (Start Of Packet), Header, Nachrichtendatenbytes, CRC-Fehlerprüfung und EOP (End Of Packet).

Abbildung 3

PD-Leistungsverhandlung

Dies ist ein Beispiel für eine PD-Anfrage, bei der die Senke eine höhere Busspannung anfordert. Der VBUS wird von 5V auf 9V erhöht.

Abbildung 4

Die CC-Leitungskommunikation zwischen Senke und Quelle sieht wie folgt aus:

1. Typ-C einstecken und Verbindung herstellen.

2. Die Quelle sendet ihre Quellfähigkeitsnachricht, zum Beispiel 5V, 9V, 12V, 20V;

3. Die Senke fordert dann ein geeignetes Leistungsprofil aus der Quellenfähigkeitsliste an.

4. Die Quelle akzeptiert die Anfrage und beginnt, Änderungen an der VBUS-Spannung vorzunehmen.

5. Nachdem die VBUS-Spannung ihren Endwert erreicht hat, wartet die Quelle, bis sich der VBUS stabilisiert hat, und sendet dann ein Signal „Stromversorgung bereit“. Die Senke erhöht nun die VBUS-Last.

Beschreibung des ET7303/ET7304 PD-Controllers

ET7303/ET7304 sind USB-Typ-C-Controller, die den neuesten USB-Typ-C- und PD-Standards entsprechen. ET7303/ET7304 integriert einen kompletten Typec-BMC-Transceiver, einschließlich einer Pull-up-Stromquelle Ip und eines Rd-Widerstands. Er wird für die USB-Typ-C-Erkennung verwendet, einschließlich Verbindungs- und Ausrichtungserkennung. ET7303/ET7304 integriert die physikalische Schicht des USB-BMC-Stromübertragungsprotokolls und ermöglicht so das Laden mit bis zu 100 W.

Hauptmerkmale und Anwendungsszenarien von ET7303/ET7304

• Kompatibel mit PD-Doppelrollen

• Erkennung von Verbindungsabbrüchen bei der Funktion als Host, Gerät oder DRP

• Definition und Erkennung der aktuellen Leistungsfähigkeit

• Unterstützung bei leerer Batterie

• Verbindungserkennung im Energiesparmodus

• Einfaches I²C AP- oder EC-Schnittstelle

PD-Controller-Produktanwendung

• Mobil

• Unterlage

• NB

• Ladeadapter

• Powerbank

• Tragbares Ladegerät

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