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【揭秘】誘騙28V竟如此簡單

2024-01-31新聞

隨著USB TYPE-C的流行,越來越多的桶形連結器正在轉換成USB-C連結器,越來越多的電子產品從傳統的USB介面升級為TYPE-C介面,並實作PD快充。大一統的充電介面, 充電器介面全相容,給消費者帶來極大的便利。當下,筋膜槍、無人機、遊戲手柄、隨手吸塵器、電動牙刷、電子美容儀、按摩器等產品成為消費電子市場上的新貴。這些熱門電器背後,其自身「專用」充電器正在逐漸被USB-C介面充電器替代。透過USB PD Sink(PD受電端芯片,也叫PD誘騙芯片)芯片,以上產品均可實作USB-C介面,並快速邁入USB-C小家電時代。

PD誘騙芯片是受電端的一種PD協定芯片,它內建了PD通訊模組,透過與供電端(如PD充電器)的PD協定芯片握手通訊,可以申請出需要的電壓給產品供電。本期介紹的慧能泰HUSB238A是一款高效能PD誘騙芯片,精簡的外圍設計讓使用變得簡單,輕松實作誘騙28V。

HUSB238A是一款高度整合的獨立的USB Type-C®和 Power Delivery (PD)Sink 控制器。它整合了CC邏輯、USB PD協定和傳統協定,支持Type-C V2.1 & USB PD3.1標準、PPS 20mV和AVS 200mV調壓,傳輸的額定功率可達240W(48V/5 A)。HUSB238A可以在I²C模式和GPIO模式下執行。在I²C模式下,一個I²C主機可以存取HUSB238A來設定基本配置、回讀狀態並執行高級功能,如數據角色變換,VDM資訊等。而在GPIO模式下,一些功能是透過引腳的配置來實作的。HUSB238A的超低工作電流有助於系統降低總功耗,適合電池套用。它采用 QFN 3 mm x 3 mm-16L封裝,用於具有傳統桶連結器或USB micro-B電源連結器的電子裝置,如物聯網裝置、無線充電器、無人機、智慧喇叭、電動工具和其他裝置。在I²C模式下,HUSB238A最大支持 48V/5A,包括 FPDO, PPS, EPR PDO, EPR AVS;在GPIO模式下,HUSB238A最大支持 28V/3.25A,包括FPDO, EPR PDO。HUSB238A也支持QC2.0和AFC。

外圍精簡

HUSB238A-EVB-V2.0主要配置為GPIO模式,體積小巧,外圍配置非常簡單,只需要2個電容和4個電阻,即可最大誘騙28V/3.25A。

圖1:HUSB238A demo板及與一元硬幣對比

使用簡單

透過配置SNK_VSET和SNK_ISET對地電阻,就可以配置HUSB238A的請求電壓和電流。

表 1:電阻和電壓的對應關系
表 2:電阻和電流的對應關系

HUSB238A會從最高電壓逐漸判斷,直到如下條件同時滿足時,HUSB238A發送請求。

(1) 廣播PDO電壓 ≤ RDO電壓

(2) 廣播PDO電流 ≥ RDO電流

例如:設定SNK_VSET=19.1kΩ,SNK_ISET=21kΩ,當廣播5V/3A,9V/3A,12V/2.5A,15V/2A,20V/1.5A,9V/3A可以滿足以上兩個條件,故HUSB238A收到Source Cap後,會發送9V/3A請求。

測試結果

如下圖,我們可以看到在空載和3.25A負載條件下,透過EPR線纜連線140W Apple介面卡,均能成功握手PD 28V 。

圖2:空載
圖3:3.25A負載
圖4:RSNK_VSET=100kΩ, ISET 引腳懸空,透過EPR線纜連線140W Apple介面卡,成功握手PD 28V

在空載和3A負載條件下,連線65W介面卡,成功握手PD 20V 。

圖5:空載
圖6:3A負載
圖7:RSNK_VSET=100kΩ, RSNK_ISET=21kΩ,連線65W介面卡,成功握手PD 20V

在空載和2A負載條件下,連線小米35W介面卡,成功握手QC 12V。

圖8:空載
圖9:2A負載
圖10:RSNK_VSET=100kΩ, RSNK_ISET=21kΩ,連線小米35W介面卡,成功握手QC 12V

原理圖

圖11:HUSB238A-EVB-V2.0 原理圖

產品特性

  • 符合USB Type-C® V2.1和USB PD3.1規範
  • 可對FPDO請求進行硬體配置
  • 支持高達48 V/5 A的PDO
    GPIO模式:支持最大28 V/3.25 A EPR PDO
    I²C模式:支持APDO,最大48 V/5 A EPR PDO和 EPR AVS
  • 支持 SOP '檢測
  • 低功耗:IVDD< 45 μA
  • 整合VBUS開關驅動
  • 支持死電池
  • VBUS過壓和欠壓保護
  • 過溫保護,過溫保護閾值可配置
  • 4 kV HBM ESD
  • 3 mm x 3 mm QFN-16L 封裝形式