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Microchip USB Type-C® PD(Power Delivery)控制器的可程式化類比電源控制
 

【作者: 吳敏杰】   2022年06月27日 星期一

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USB Type-C® PD3.0電力傳輸 (PD:Power Delivery)標準允許發送方和接收方在 5 至 20V的電壓下,能夠協商最高可達100W的功率輸出。使用標準的Type-C 接頭便可取代傳統變壓器對各種產品提供合適的電源,可以使用在包括外部儲存裝置、電話、個人電腦、電動工具、醫療設備及其他無數電子產品上。最高100W的輸出功率,在電動汽車裡幾乎任何小型設備都可使用Type-C埠充電。最近USB IF協會更發表了支持擴展模式的Type-C PD 3.1電源輸出規範。



基於現有Type-C高瓦特數電源輸出所產生的過電壓、過電流和過溫度(OVP/OCP/OTP)需要一定的保護機制,也增加了整個電源控制系統的複雜性。


Microchip UPD301B/UPD301C Type-C PD控制器可透過Microchip程式化設計的電力傳輸軟體框架PSF(Microchip Power Delivery Software Framework),使用UPD301B/UPD301C Type-C PD控制器的韌體來控制IO/ DAC腳位電位的比較電路,來影響MIC2128 FB腳位內輸出電壓的分壓電阻值,進而控制MIC2128輸出電壓,以達成Type-C PD電源輸出控制。


如以下功能方塊圖所示,Microchip UPD301B/UPD301C Type-C PD控制器數位IO 腳位對類比電源的控制,可以大幅度簡化硬體電路並且有效減少電路板的設計空間。



MIC2128恆定頻率同步降壓控制器涵蓋由4.5V 至 75V 的輸入電壓應用範圍,而輸出電壓亦可向下調節至0.6V,保證±1%的精度,在270 kHz至800 kHz的可編程開關頻率下工作。


如圖3,MIC2128透過數位IO腳位控制可以具有高效能電源輸出的表現在高瓦特數 20V@5A 。



UCS3205 Type-C Load Switch是根據目前Type-C PD 規範所設計,具備雙向電源輸入和輸出(範圍由2.85V到22V),不但可輸出5A 連續電流,也支持Type-C PD 3.0 PPS功能。既具有自動回復處理電源故障的排除機制,同時亦為過電壓、過電流和過溫度硬體提供保護機制。


Microchip Type-C VBUS電源控制完成模組化的電路板(GPIO mode -PMPD),設計者可依現有PMPD IO 腳位的運用來達到數位IO對類比電源的控制。


您可參考下列線路設計圖和相關應用文件,下載Type-C VBUS相關的PMPD 數位IO 對類比電源控制板資源:


https://www.microchip.com/en-us/development-tool/EV04B27A


以下圖4是目前透過Microchip UPD301B/ UPD301C Type-C PD控制器三個數位IO 腳去控制MIC 2128時,在Type-C VBUS 5V/ 9V / 15V /20V各自的電源輸出。



您可以透過Microchip UPD301B/UPD301C Type-C PD控制器的可程式化 PSF 軟體介面去修改供電或汲取電源的韌體。


以下為Microchip Type-C PD 的PSF 的韌體代碼(source code )下載網址:https://github.com/MicrochipTech/usb-pd-software-framework


而UPD301B Basic Source Application Example(EV56W72A)開發板是以Microchip Type-C PSF 軟體介面為基礎,用作設計出以數位IO 腳來模擬Type-C類比電源輸出的產品。以下為其開發板線路設計圖和相關應用文件的下載網址:


https://www.microchip.com/en-us/development-tool/EV56W72A


如欲瞭解更多Microchip 在Type-C 數位IO對類比電源控制的詳情,可參照下列網頁上來獲取更多相關的產品資訊:


● UPD301A/ UPD301B / UPD301C PD 控制器:


https://www.microchip.com/en-us/product/UPD301A


https://www.microchip.com/en-us/product/UPD301B


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


● Microchip PMPD 開發板:


https://www.microchip.com/en-us/development-tool/EV04B27A


● MIC2128及UCS3205 控制器:


https://www.microchip.com/en-us/product/UCS3205


https://www.microchip.com/en-us/product/MIC2128


本文作者為:Microchip應用工程師 吳敏杰


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