需要通用電源適配器

隨著越來越多的消費電子設備避開市電電源轉而使用電池供電，我們如何為這些設備充電成為一個重要問題。我們都記得我們為早期手機配備的各種各樣的電源適配器，其中一些可能仍藏在您的抽屜后面。除了這些充電器，我們還需要其他設備的電源適配器，例如剃須刀、相機和掌上游戲機。出差或度假意味著隨身攜帶一袋充電器，因為您很少能將一個設備的充電器與另一個設備一起使用。

當 USB micro-B 成為許多低功耗設備(例如智能手機、智能手表和智能家居恒溫器)的首選連接器時，這種情況開始發生變化。但是，由于它只能提供少量功率(最多約 5W)，因此不適用于較大的設備。

USB-C 正變得無處不在

USB 實施者論壇 (USB-IF) 于 2014 年底推出的 USB Type-C 連接器標準在其方法上具有創新性，它使用兩組對稱的 12 個接口引腳，使連接器能夠以任一側朝上的方式插入。新的連接器標準與 USB 3.1 接口規范幾乎同時推出，盡管 USB-C 不一定需要采用 3.1 規范進行通信。此外，USB-C 引入了傳輸其他數據信號的能力——例如用于 DisplayPort、HDMI 和 Thunderbolt 的信號——除了 USB 數據。另一個關鍵是 USB-C 提供了與 USB 數據模式無關的供電 (PD) 功能。它提供兩個專用引腳(CC1 和 CC2)用于與主機協商，以在高達 5A的電流下提供高達 20V 的直流電(圖 1)。

因此，憑借其 100W 的功率傳輸能力，USB-C 迅速成為各種消費電子產品的首選通用電源連接器，取代 micro-B 連接器和眾多圓柱形“桶形”連接器也就不足為奇了那曾經很普遍。

圖 1：該圖顯示了 USB-C 連接器的引腳規格。(來源：USB 實施者論壇)

USB 供電的工作原理

當前的 USB-PD 修訂版 3.0 規范規定了 5V、9V、15V 和 20V 四種標稱電壓電平，并可選擇以 20mV 步長對電壓進行完全編程。此外，該規范還支持高達 100W 的輸出功率水平，以及提供恒壓或恒流充電的能力。這種方法為筆記本電腦和其他功率更高的設備等充電設備開辟了許多新機會，但是，要從 USB-C 中受益，應用程序需要包括微控制器、附加電路和軟件堆棧。

桶形連接器更換的技術挑戰

在將 USB-C PD 實施為桶形連接器替代品時，工程團隊需要完全熟悉 USB PD 規范，并確保設備在合規性和互操作性方面滿足 USB-IF 的嚴格認證要求。符合 USB-C 標準的電源適配器本質上是一種可編程電源，需要通過通信使負載能夠請求所需的電壓和電流。因此，任何設計都需要微控制器和相關固件來操作完整的 USB PD 堆棧。在設計中引入更多組件將增加總體物料清單 (BOM)，并且需要多次迭代來優化電源電路并最終創建技術和經濟上可行的解決方案。

設計最優解

工程師可以使用 USB-IF 預認證解決方案，例如Cypress EZ-PD? 桶形連接器替換 (BCR) 評估套件 (CY4533)，而不是嘗試從頭開始實施 USB PD (圖 2)。這可用于輕松制作如何用 USB-C 連接器替換傳統桶形連接器的原型，而無需開發任何固件(圖 3)。這種改造方法提供了一種將現有產品切換為使用通用 USB-C 電源適配器的極其快速的方法。

圖 2： Cypress EZ-PD 桶形連接器替換 (BCR) 評估套件顯示了主要組件和連接。(來源：賽普拉斯)

圖 3：使用賽普拉斯 EZ-PD BCR 評估套件將 USB-C 輕松集成到終端設備中。(來源：賽普拉斯)

賽普拉斯的 EZ-PD 筒形連接器替換 (BCR) 評估套件嵌入了賽普拉斯 CYPD3177 功率傳輸控制器，設計人員可以通過梯形電阻組合將其設置為所需的負載電壓和電流值，而無需創建任何固件或自定義設備編程。初始原型制作完成后，賽普拉斯提供了一個易于使用的參考設計，這樣 CYPD3177 加上六個電阻器就可以與合適的 USB-C 插座(例如Molex USB-C 連接器)一起集成到最終產品中。該連接器是 Molex 緊湊型 USB Type-C 連接器和電纜系列的一部分，支持高達 10Gbps 的傳輸速度并具有完整的 100W 功率傳輸能力。該插座采用金屬外殼內的高溫尼龍嵌件成型外殼制造，并具有中間連接器板，可提供穩固可靠的插配動作。

審核編輯：湯梓紅