Микросхемы контроллеры для USB-C


Микросхемы STUSB4500 и STUSB4570 – это пара контроллеров USB-C с упрощенной конструкцией, которая позволяет быстро и легко добавить порт USB-C в нужное устройство с поддержкой согласования условий питания, как части функции подачи питания без необходимости добавить микроконтроллер или создать программное обеспечение. Это автономные чипы, то есть они работают независимо и выполняют функции источника энергии (STUSB4570), и приемника (STUSB4500) соответственно. Их использование позволяет быстро перенести радиотехнический проект с USB-B на USB-C без серьезных изменений схемы.

Микросхемы контроллеры для USB-C

Оба контроллера имеют сохраненную на заводе конфигурацию профилей мощности в энергонезависимой памяти и работают в автоматическом режиме, благодаря чему позволяют согласовывать условия питания в соответствии с подачей мощности, то есть реализовать режим быстрой зарядки без какого-либо контроля со стороны программного обеспечения, что также относится к работе с разряженным аккумулятором.

Микросхемы контроллеры для USB-C
Таблица. Готовые профили мощности (для двух версий STUSB4700) выбираются с помощью линии GPIO

Помимо автономной работы, можно управлять работой схемы с помощью микропроцессора (через I2C). А профиль мощности PDO, подготовленный производителем и работающий по умолчанию с момента включения можно изменить на другой.

Чип STUSB4500 позволяет создать источник питания USB для устройства мощностью от 15 до 100 Вт, который охватывает широкий спектр применений, таких как игрушки, электроинструменты, оргтехника, бытовая электроника, медицинские устройства и тому подобное. Это также относится к устройствам питаемым напряжением выше 5 В.

Чип STUSB4500 производится в небольшом корпусе QFN24 с размерами 4 х 4 мм, а базовая цена была установлена производителем на уровне 0,7 доллара. Также будет доступна версия с еще меньшим корпусом CSP. Диапазон рабочих температур составляет от -40 до +105°C, что позволяет использовать чип в промышленности.

Микросхемы контроллеры для USB-C
Зарядное устройство с STUSB4700

Основные задачи выполняемые схемой:

  1. обнаружение подключения питания к порту USB-C,
  2. спецификация правильного подключения источника и приемника энергии,
  3. поддержка переворота штекера и кабеля для обеспечения правильной передачи данных (управление MUX),
  4. согласование условий тока в соответствии с отдачей мощности,
  5. настройка питания от VBUS и мониторинг состояния этой линии,
  6. реализация защиты от перенапряжения и слишком высокого напряжения питания.

Дополнительно STUSB4500 обеспечивает:

  • режим зарядки для полностью разряженного аккумулятора,
  • возможность изменять и корректировать заводскую схему электропитания PDO (объект данных электропитания) в энергонезависимой памяти,
  • реализация внутреннего и внешнего пути потенциального разряда для VBUS,
  • поддержка дополнительного режима отладки.

В зависимости от потребностей можно выбрать один из трех профилей мощности:

  1. PDO1 – по умолчанию для устройств с низким значением требуемого источника питания (5 В / до 1,5 А),
  2. PDO2 – подходит для устройств со средней выходной мощностью (до 15 В / 1,5 А),
  3. PDO3 – обеспечение максимального значения выходной мощности (до 20 В / 1 А).
Полезное:  Разъёмы Trim Trio: UTL, UTS, UTG, UTGX и UTO
Микросхемы контроллеры для USB-C
Схема питания USB от STUSB4500

В PDO 1 выходное напряжение постоянно и равно 5 В, в PDO2 и PDO3 схема допускает более высокое значение напряжения питания от 5 до 20 В, задаваемое с шагом 50 мВ. В пределах максимального тока можно выбрать одно из 15 предустановленных значений из диапазона 0,5 – 5 А или установить одно другое с выбранными параметрами.

STUSB4500 контролирует напряжение шины питания VBUS, чтобы увидеть находится ли оно в допустимом диапазоне колебаний. Обнаруживаются аварийные состояния, такие как короткое замыкание силовой шины, перенапряжение и неконтролируемые отключения. Также имеется встроенная система потенциального разряда для предотвращения повреждений из-за наличия остаточного заряда в прикрепленных фильтрующих емкостях. Эта защита также применяется к интерфейсным линиям управления.

STUSB4500 имеет встроенные драйверы для переключателей PMOS, управляющих источником питания VBUS. Микросхема требует для работы небольшого количества внешних компонентов. Выполняемые функции соответствуют требованиям стандарта USB, а конструкция сертифицирована и соответствует спецификациям USB PD 3.0 и USB Type-C 1.2. Напряжение питания VBUS может достигать 28 В.

Микросхемы контроллеры для USB-C
Демонстрационные платы STEVAL-ISC005V1 для STUSB4500 и STEVAL-ISC004V1 для STUSB4700

STUSB4700 является аналогом простого в использовании автономного интерфейса USB-C, работающего на стороне источника энергии (блока питания) и работающего в режиме источника. Он содержит все схемы отвечающие за связь и согласование условий подачи питания, поддерживает до 5 профилей PDO с возможностью настройки, которые будут заряжаться по умолчанию при включении питания.

Для работы не требуется контроль со стороны микроконтроллера, а выбор профиля и уровней безопасности осуществляется с использованием соответствующих соединений линий управления системой. Его наличие требуется только в многопортовых источниках питания, где необходимо контролировать распределение мощности между отдельными разъёмами (интерфейс I2C).

Как и в случае с приемником, линия питания VBUS защищена от коротких замыканий и перенапряжений, имеется система потенциального разряда для предотвращения случайного повреждения, а также схема контроля напряжения, блокирующая работу контроллера при превышении его значения.

Микросхемы контроллеры для USB-C

Внутренняя структура STUSB4700 включает драйвер для силовых транзисторов, ответственных за включение напряжения VBUS и активацию цепи разряда. Как и описанный выше приемник, контроллер работает в широком диапазоне рабочих температур от -40 до +105°C и выпускается в корпусе QFN24.


НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ