USB-C PD sta cambiando l’elettronica di consumo e industriale, dalle automobili ai display, caricatori a parete, telefoni, telecomandi, laptop, TV e altro ancora
È difficile sottovalutare l’aspetto trasformativo di USB Power Delivery. La ricarica rapida è ora ovunque e la capacità di fornire fino a un numero di tensioni di uscita notevolmente superiore significa, ad esempio, alimentare i prodotti con una porta USB invece di un connettore costoso e ingombrante.
Inoltre, poiché USB Power Delivery si accompagna a USB-C, non c’è da meravigliarsi che l’Unione Europea stia imponendo il nuovo connettore sui dispositivi di consumo per promuovere l’interoperabilità e ridurre i rifiuti elettronici.
Perché USB Power Delivery costringe gli ingegneri ad adottare nuovi design?
La sfida per gli ingegneri sta nel riprogettare lo stadio di potenza. Mentre i precedenti standard USB si fermavano a 5 V, USB PD 3.0 arriva fino a 20 V e la versione 3.1 sale fino a 48 V. Pertanto, i progettisti devono gestire carichi molto maggiori e nuovi scambi di comunicazione tra i dispositivi sorgente e sink. Inoltre, poiché USB-C PD penetra in più mercati, le aziende devono trovare modi per ridimensionare i loro progetti per ottimizzare le operazioni.
Tuttavia, uno stadio di alimentazione per il display di un computer presenterà differenze significative rispetto a un caricatore a parete. Inoltre, le aziende devono offrire una maggiore protezione contro le condizioni pericolose, soprattutto perché i consumatori non sempre utilizzano cavi o dispositivi di alta qualità.
La soluzione per la sfida della scalabilità
Le aziende stanno cercando di ridimensionare il proprio stadio di potenza per riutilizzare il più possibile il loro design originale. Di conseguenza, l’STPD01 dispone di un ampio intervallo di ingresso da 6 V a 26,4 V per supportare molte applicazioni diverse.
I team possono quindi qualificare il dispositivo ST una volta e utilizzarlo in più sistemi per ottenere maggiori rendimenti. I team acquisiscono familiarità con il prodotto e volumi maggiori aprono la porta a prezzi unitari più bassi.
Concretamente, significa che i progettisti potrebbero lavorare su stadi di alimentazione per uno smartphone, un caricatore da parete con più porte e uno per un display e riutilizzare l’STPD01. Inoltre, la sua semplice programmabilità significa che i team possono riciclare parte del loro codice applicativo e personalizzare i valori per il loro prodotto.
Poiché le applicazioni gestiscono una maggiore potenza, è fondamentale fornire una soluzione affidabile. Ecco perché l’STPD01 è unico nell’offrire la compensazione della caduta del cavo.
In parole povere, l’STPD01 è abbastanza intelligente da aumentare la sua tensione di uscita al di sopra del valore definito per compensare le cadute dovute alle tracce di rame o alla resistenza del cavo di uscita. All’aumentare del carico, il dispositivo modifica la corrente che scorre nel lato alto del partitore del resistore di retroazione di tensione per regolare la tensione di carico.
La funzionalità non è nuova, ma gli ingegneri hanno dovuto implementarla esternamente. Grazie alla compensazione del cavo nell’STPF01, gli ingegneri non devono più aggiungere sensori che monitorano la tensione in uscita dal regolatore al carico.
Le soluzioni per fornire una migliore protezione
L’STPD01 include anche protezioni da sovratensione, sovracorrente e sovratemperatura. Nella maggior parte dei casi, il rilevamento di un evento di sovratensione pone il semiponte in alta impedenza fino al superamento della condizione critica. Inoltre, in alcuni casi, il sistema ripristina la tensione di uscita a 5 V.
Allo stesso modo, la protezione da sovracorrente interrompe la tensione se attivata. Infine, la protezione da sovratemperatura e cortocircuito spegne i dispositivi high-side e low-side mentre ripristina alcuni parametri.
Un’altra caratteristica dell’STDP01 è il clock dithering. In poche parole, il meccanismo dithera la frequenza dell’oscillatore per diffondere il rumore, ridurre i picchi e quindi limitare le interferenze elettromagnetiche.
Da dove iniziare?
Il modo migliore per sperimentare con STPD01 è prendere il kit di valutazione STEVAL-2STPD01. La scheda fornisce due porte USB-C, ciascuna in grado di erogare 60 W, per un totale di 120 W. La scheda utilizza un NUCLEO-G071RB per il suo MCU host.
Il kit di valutazione evidenzia quindi la capacità di sfruttare l’ecosistema ST per creare l’intera applicazione multiporta USB-C PD. ST fornisce anche un pacchetto software per il kit di valutazione STPD01, STSW-2STPD01, che viene fornito con profili e moduli di condivisione dell’alimentazione.
