USB-C Power Delivery con un convertidor Buck

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Siguiendo en mi pregunta anterior : El proyecto que estoy diseñando requiere una corriente máxima de 5V @ 6A. El consumo de corriente promedio será más como 2A.

La razón por la que estoy buscando en USB-C es que quiero un conector de bajo perfil, reversible y deseo usar las capacidades de suministro de energía de USB-C (3A / 20V). No utilizaré USB-C para ninguna transferencia de datos, solo energía.

Hay muchas soluciones de chip que he visto, y aún las estoy analizando. Mi plan es usar uno de estos chips para negociar con la fuente de DP un suministro de 3A / 20V. (Aparte de esto, este proyecto es único y se "suministrará" con una fuente de USB-C PD adecuada). Sin embargo, el proyecto requería 5V @ 6A, así que iba a usar un convertidor de dinero. Realmente no he investigado qué convertidor de Buck puedo usar para cumplir estos requisitos (se agradecería cualquier ayuda en este sentido), pero he visto algunos chips que parecen capaces de proporcionar al menos 5V / 6A de una fuente de 20V.

Mi principal problema es que para iniciar la negociación de PD, se utilizará el "Perfil 1", que proporciona 5V @ 2A. Supongo que tendré problemas para suministrar al convertidor Buck con un voltaje tan bajo.

¿Alguien tiene alguna experiencia en el diseño de un circuito similar? ¿Necesito algo que detenga el VBUS del USB que se conecta al convertidor Buck si el voltaje es inferior a ~ 20V?

Actualización 1

Inicialmente, he estado buscando proporcionar energía a un chip de control USB-C a los 5V originales que VBUS suministrará. Hay algunos en el mercado que ofrecen lo que se conoce como soporte de "batería descargada" o "sin batería". Sin embargo, estos chips también proporcionan toda la multiplexación y otros servicios de datos que no necesito, y están un poco fuera del alcance del proyecto.

Un chip que he estado mirando es el TUSB320 que permitirá que mi puerto USB-C actúe como un puerto / receptor orientado en sentido ascendente. El plan es usar un LDO con un voltaje de entrada capaz de al menos entre 5 V y 20 V para usar VBUS de potencia para alimentar el chip TUSB320. Un posible contendiente es el UA78M33 que tiene una salida fija de 3.3V. Esto significa que el chip puede permanecer encendido sin importar cuál sea el VBUS voltaje.

Por lo que puedo ver (aunque aún se requieren más investigaciones), una vez que se haya negociado la tensión y la corriente más altas desde la fuente USB, la tensión pasará de 5V a 20V con una velocidad de giro máxima de 30mV / μs .

El LDO también alimentará el microcontrolador, para que él y el TUSB320 puedan comunicarse a través de I2C. Una vez que se haya negociado el control de voltaje / corriente más alto, entonces el convertidor reductor (la siguiente cosa a considerar) se habilitará (por el MCU) y alimentará el lado de 5V de las cosas.

Actualización2

ComoAliChenseñalócorrectamente,elTUSB320noescompatibleconlaaltapotencia3A/20Vquerequiero.DespuésdealgunasinvestigacionesheencontradoelFUSB302deONSemi.Escasiunreemplazodirectoentérminosdecómofuncionará.MiplandeusarunLDOparasuministrarelFUSB302deVBUSsigueenpie.Eldiagramadecircuitoactualizadoes:

Encontréunenlaceenlíneamuyútildealguienqueconvirtióun Fácil Hornee el horno para que se ejecute el USB-C . Además, ha escrito algunas bibliotecas (modificadas de la biblioteca de Google Chrome EC) que ayudan a usar el FUSB302.

El siguiente paso en este proyecto es elegir un convertidor Buck apropiado. También me gustaría ver la eficiencia (o la ineficiencia potencial) de usar un LDO de amplio rango que admita el voltaje VBUS máximo (es decir, 20 V) para ejecutar continuamente la MCU. De lo contrario, las dos opciones viables que veo son:

  1. Cambiando a 5V convertido una vez que el voltaje VBUS está a 20V.
  2. Encontrar un convertidor reductor que admita entradas desde 5V hasta 20V, pero solo habilitando los dispositivos de consumo de alta corriente una vez que el voltaje VBUS sea 20V y se pueda suministrar una corriente de 3A.

1 respuesta

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Sí, la forma estándar en las negociaciones de PD (como en muchos otros casos como QuickCharge, o incluso la funcionalidad básica de un dispositivo USB) es comenzar con dispositivos electrónicos de baja potencia y llevar a cabo negociaciones de alimentación. Y luego encienda la función de poder si la negociación tiene éxito. Por ejemplo, el USB debe tener la mayor capacidad de protocolo cuando se agota la fuente de 100 mA. Entonces, esto no es un problema, y esta es una solución comúnmente sugerida.

Al realizar negociaciones de PD, su "función" de alta potencia (5V @ 6A) debe estar deshabilitada, la mayoría (si no todas) de los CI del controlador de Buck tienen algún pin "habilitar". Su lógica de PD debe mantener la función de potencia deshabilitada hasta que la negociación sea exitosa en modo de alta potencia. Más aún, los IC del controlador de buck deberían tener una protección denominada de "subtensión", por lo que la "inhabilitación" explícita podría no ser necesaria.

Esto significa que puede necesitar dos microcontroladores para cumplir su función de alta potencia, uno para la secuenciación / control de PD y otro que necesita 6A para ejecutarse.

    
respondido por el Ale..chenski

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