USB PD3.1 EPR助力24V直流電機驅動

過去幾年，我們看到了USB Type-C口的普及趨勢與速度。尤其是在USB PD3.1標準發(fā)布以后，該規(guī)范將快充功率上限從100 W提升至240 W（支持Extended Power Range，簡稱EPR）。這一變化使USB Type-C可以為更多的設備提供足夠的充電功率，包括一些需要更高功率充電的大型電子設備、物聯(lián)網(wǎng)設備、通信和安防設備、汽車和醫(yī)療設備等。

在USB PD3.1標準中，EPR工作模式下包含28 V，36 V和48 V三種固定電壓檔和三種可調電壓檔（Adjustable Voltage Supply，簡稱AVS）。28 V、36 V、48 V分別對應的是6節(jié)電池、8節(jié)電池和10節(jié)電池的應用，這讓USB PD的能很好地適用于電腦、服務器、電機驅動和通信電源等設備。

圖1：USB PD的應用

值得關注的是，USB PD3.1標準帶來了一個比較典型的應用擴展--為24 V直流電機驅動提供電源供應。直流電機主要功能是將電能轉化為機械運動所需要的機械能，通常應用在電動工具、玩具車、電風扇等設備里。有數(shù)據(jù)表明，2022年全球電動工具出貨量和市場規(guī)模分別為 5.1億只和571.9億美元，預計到2026年全球電動工具出貨量將超過7億臺，市場規(guī)模將超過800億美元。受電動工具無繩化的發(fā)展趨勢影響，越來越多的電動工具采用多串鋰電池組供電，而USB PD3.1標準的發(fā)布將有效推動電動工具無繩化發(fā)展并加速電動工具向USB PD快充的升級迭代。

使用獨立的PD3.1 Sink升級您的電動工具設計

通過慧能泰半導體最新推出的 240W PD3.1 Sink控制器HUSB238A來升級電動工具的接口設計是一個最簡單方式。HUSB238A是一款高度集成的獨立的USB Type-C和Power Delivery（PD）Sink控制器。它集成了CC邏輯、USB PD協(xié)議和傳統(tǒng)協(xié)議，支持Type-C V2.1 & USB PD3.1標準、PPS 20mV和AVS 100mV調壓，傳輸?shù)念~定功率可達240 W（48 V 5 A）。HUSB238A可以在I2C模式和GPIO模式下運行。在I2C模式下，一個I2C主機以訪問HUSB238A來配置設置、回讀狀態(tài)并執(zhí)行高級功能，如數(shù)據(jù)角色交換，VDM信息。而在GPIO模式下，配置是通過設置引腳實現(xiàn)。HUSB238A的超低工作電流有助于系統(tǒng)降低總功耗，適合電池應用。它采用QFN 3 mm x 3mm-16L封裝，用于具有傳統(tǒng)桶連接器或USB micro-B電源連接器的電子設備，如物聯(lián)網(wǎng)設備、無線充電器、無人機、智能揚聲器、電動工具和其他設備。

圖2.HUSB238A的性能優(yōu)勢

如下圖所示，HUSB238A與USB PDSource進行通信，通過USB-C連接器實現(xiàn)USB-C和PD握手。HUSB238A可以控制負載開關，實現(xiàn)過壓和欠壓保護。HUSB238A 支持PPS 20 mV和AVS 100 mV調壓，通過主機控制HUSB238A進入I2C模式，可以把28 V AVS電壓調到24 V，直接給24 V直流電機供電。

圖3.HUSB238A的系統(tǒng)框圖

圖4.HUSB238A PD3.1 參考設計小板

HUSB238A具有小尺寸封裝與高集成度的設計，通過HUSB238A的PD誘騙小板，工程師無需額外的固件開發(fā)工作，可快速完成電動工具的接口升級。

圖5.電動工具示例

將HUSB238A PD3.1小板與電動工具相連，并用一個140 W電源為其供電。啟動電動工具，可以看到電動工具正常工作。在實際操作中，當需要誘騙出240 W（48 V 5 A）時，只需要為上述誘騙小板VBUS PIN增加額外的穩(wěn)壓電路（I2C模式下）即可實現(xiàn)。

圖6.HUSB238A I2C模式下的PD誘騙小板電路圖（最高48 V）

聯(lián)系我們,了解HUSB238A PD3.1大功率誘騙方案更多信息。同時，HUSB238A的樣品與誘騙小板申請已開放，可聯(lián)系慧能泰或點擊文末閱讀原文申請。

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深圳慧能泰半導體科技有限公司是一家專注于智慧能源控制技術的公司，主要面向智能快充和數(shù)字能源領域，提供高性能數(shù)模混合芯片產品。公司總部設立在深圳前海，同時在上海、浙江杭州、美國加州設有研發(fā)中心?；勰芴┑暮诵难邪l(fā)團隊來自國內外頂尖半導體公司，擁有強大的研發(fā)創(chuàng)新能力。公司現(xiàn)已獲多項授權專利，擁有獨立自主知識產權，并于2020年被評為“高新技術企業(yè)”。

目前，慧能泰已完成了圍繞USB Type-C生態(tài)鏈的整體產品布局，開發(fā)并量產了多款產品：供電端的多系列PD Source協(xié)議芯片，受電端的高性能PD Sink(PD 誘騙芯片)、Type-C端口控制器（CC Logic），線纜端的USB eMarker（電子標簽芯片）。成立以來，慧能泰連續(xù)推出多款業(yè)界領先的產品并廣受市場歡迎。公司芯片出貨量2億顆，標桿性客戶有聯(lián)想、小米、三星、HP、貝爾金和努比亞等。同時，慧能泰也致力于提高能源利用效率、研究能源控制技術，借助自身的技術研發(fā)優(yōu)勢，面向ICT（通信服務器）、數(shù)據(jù)中心、光伏逆變器、儲能等工業(yè)應用，研發(fā)數(shù)字電源控制芯片、高壓驅動芯片、電源轉換芯片和模塊等產品。

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