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Microchip USB Power Delivery控制器UPD301C及其開源軟體
 

【作者: 李宗憲】   2021年11月29日 星期一

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USB在進入USB-C Power Delivery(PD)的時代後,有了革命性改變,不但支援正反插、一般USB3信號傳輸、高速充電(PD3.0 最大可提供至100W),並可透過PD協議改變電源或資料傳輸方向,以及支援替代模式(Alternate Mode), 讓影像傳輸得以在USB-C中實現,用一條線取代傳統電腦周邊的複雜接線。歐盟已將USB-C訂為包括手機、平板等行動設備接口的統一規格,取代現有大部分的電源和線材,以符合環保原則。但由於 PD涵蓋規格與模式,選擇上有一定的自主權, 每個產品又有不同特性。若工程師在產品開發上選用標準PD控制器,在修改過程中將會遇到相當多的挑戰。Microchip推出最新的UPD301C控制器及開放來源代碼,為設計者提供完整開發環境和程式庫。開放後設計人員可使用這套Power delivery Software Framework(後續簡稱PSF開源軟體),在系統中修改 PD程式並配合內建MCU的資源,靈活創造出差異性產品。


Microchip 推出的 UPD301C 是一款 SiP(System In Package),內部集成了 SAMD20(嵌入式32 位元 Arm® Cortex®-M0+)MCU和 UPD350 PD 收發器(Transceiver),系統可設計出適用於 USB-C 傳輸介面上提供的PD協議,包括正反插偵測功能、支援替代模式、供電協議及切換電源方向等。簡單而言, UPD301C 在偵測纜線後,會透過 USB PD 通訊協定在通道組態(CC)線路上進行通訊。纜線偵測與 USB PD 交涉完成後,會通過PSF開源軟體程式碼,啟用適當的電源控制。


Microchip PSF開源軟體已放置在GitHub網站,免費供客戶下載。設計人員能夠自行增加新功能、更新系統配置及修改,不需完全倚賴原廠協助也可以自行開發,減少了製造商的整體上市時間,充分發揮產品優勢。


UPD301C 市場目標應用領域包括:


‧USB-C 擴充基座(Docking station)


‧USB-C 多功能Hub集線器


‧強固型平板電腦


‧觸控型顯示器


‧電動工具等等


UPD301C控制器的產品優勢如下:


‧使用 Microchip 的MPLAB® X IDE 高度可移植性開發生態系統


‧符合 USB PD規格修訂版 3.0, UPD301A已經通過認證 TID 1348 Type-C Source PDP 60W


‧用戶可自行定義USB 的功率傳輸,及可在PD規範下撰寫PDO(Power Delivery Object)配置檔


‧啟用製定 PSF 開源軟體,提供可支援 PD供電(Source)、耗電(Sink),雙模式操作(Dual Role Operation)。UPD301C可通過SPI 界面連接UPD350 ,擴充成第二、第三或第四個 PD埠等


‧整合了多項類比元件、可程式設計過電流、過電壓的保護電路,並內部集成支持死電池充電模(Dead Battery charger mode)的開關電路


‧具有USB-C替代模式,自動熱插拔檢測、快速角色交換支持等功能


‧應用於商業環境溫度範圍(0°C至+70°C),及工業 / AEC-Q100汽車3級溫度範圍(-40°C 至 +85°C)


‧提供 6 mm x 6 mm 40 pin-VQFN 管腳封裝


總結上述各點,設計人員可善用單晶片控制器的PSF開源軟體特性,並有望能創造出更多USB-PD可應用領域,而UPD301C將會是開發過程中的最佳選擇。


UPD301C 的系統方塊圖及參考設計板如下:






如需了解更多有關的應用技術資訊,請參考官網連結如下:


https://www.microchip.com/en-us/product/UPD301C


https://microchipdeveloper.com/boards:usb-power-delivery-software-framework-evaluation-kit


下載 Microchip USB PSF開源軟體連結:


https://github.com/MicrochipTech/usb-pd-software-framework


本文作者為:Microchip應用工程師 李宗憲


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