USB PD3.1 EPR助力24V直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)

過去幾年，我們看到了USB Type-C口的普及趨勢(shì)與速度。尤其是在USB PD3.1標(biāo)準(zhǔn)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(jiǎn)稱EPR）。這一變化使USB Type-C可以為更多的設(shè)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(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、通信和安防設(shè)備、汽車和醫(yī)療設(shè)備等。

在USB PD3.1標(biāo)準(zhǔn)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(diào)電壓檔（Adjustable Voltage Supply，簡(jiǎn)稱AVS）。28 V、36 V、48 V分別對(duì)應(yīng)的是6節(jié)電池、8節(jié)電池和10節(jié)電池的應(yīng)用，這讓USB PD的能很好地適用于電腦、服務(wù)器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和通信電源等設(shè)備。

圖1：USB PD的應(yīng)用

值得關(guān)注的是，USB PD3.1標(biāo)準(zhǔn)帶來了一個(gè)比較典型的應(yīng)用擴(kuò)展--為24 V直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)提供電源供應(yīng)。直流電機(jī)主要功能是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動(dòng)所需要的機(jī)械能，通常應(yīng)用在電動(dòng)工具、玩具車、電風(fēng)扇等設(shè)備里。有數(shù)據(jù)表明，2022年全球電動(dòng)工具出貨量和市場(chǎng)規(guī)模分別為 5.1億只和571.9億美元，預(yù)計(jì)到2026年全球電動(dòng)工具出貨量將超過7億臺(tái)，市場(chǎng)規(guī)模將超過800億美元。受電動(dòng)工具無繩化的發(fā)展趨勢(shì)影響，越來越多的電動(dòng)工具采用多串鋰電池組供電，而USB PD3.1標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布將有效推動(dòng)電動(dòng)工具無繩化發(fā)展并加速電動(dòng)工具向USB PD快充的升級(jí)迭代。

使用獨(dú)立的PD3.1 Sink升級(jí)您的電動(dòng)工具設(shè)計(jì)

通過慧能泰半導(dǎo)體最新推出的 240W PD3.1 Sink控制器HUSB238A來升級(jí)電動(dòng)工具的接口設(shè)計(jì)是一個(gè)最簡(jiǎn)單方式。HUSB238A是一款高度集成的獨(dú)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(biāo)準(zhǔn)、PPS 20mV和AVS 100mV調(diào)壓，傳輸?shù)念~定功率可達(dá)240 W（48 V 5 A）。HUSB238A可以在I2C模式和GPIO模式下運(yùn)行。在I2C模式下，一個(gè)I2C主機(jī)以訪問HUSB238A來配置設(shè)置、回讀狀態(tài)并執(zhí)行高級(jí)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(shè)置引腳實(shí)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(yīng)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(shè)備，如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、無線充電器、無人機(jī)、智能揚(yáng)聲器、電動(dòng)工具和其他設(shè)備。

圖2.HUSB238A的性能優(yōu)勢(shì)

如下圖所示，HUSB238A與USB PDSource進(jìn)行通信，通過USB-C連接器實(shí)現(xiàn)USB-C和PD握手。HUSB238A可以控制負(fù)載開關(guān)，實(shí)現(xiàn)過壓和欠壓保護(hù)。HUSB238A 支持PPS 20 mV和AVS 100 mV調(diào)壓，通過主機(jī)控制HUSB238A進(jìn)入I2C模式，可以把28 V AVS電壓調(diào)到24 V，直接給24 V直流電機(jī)供電。

圖3.HUSB238A的系統(tǒng)框圖

圖4.HUSB238A PD3.1 參考設(shè)計(jì)小板

HUSB238A具有小尺寸封裝與高集成度的設(shè)計(jì)，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(dòng)工具的接口升級(jí)。

圖5.電動(dòng)工具示例

將HUSB238A PD3.1小板與電動(dòng)工具相連，并用一個(gè)140 W電源為其供電。啟動(dòng)電動(dòng)工具，可以看到電動(dòng)工具正常工作。在實(shí)際操作中，當(dāng)需要誘騙出240 W（48 V 5 A）時(shí)，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(shí)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(shí)，HUSB238A的樣品與誘騙小板申請(qǐng)已開放，可聯(lián)系慧能泰或點(diǎn)擊文末閱讀原文申請(qǐng)。

關(guān)于慧能泰半導(dǎo)體

ABOUTUS

深圳慧能泰半導(dǎo)體科技有限公司是一家專注于智慧能源控制技術(shù)的公司，主要面向智能快充和數(shù)字能源領(lǐng)域，提供高性能數(shù)?；旌?a href="http://srfitnesspt.com/v/tag/137/" target="_blank">芯片產(chǎn)品。公司總部設(shè)立在深圳前海，同時(shí)在上海、浙江杭州、美國加州設(shè)有研發(fā)中心?；勰芴┑暮诵难邪l(fā)團(tuán)隊(duì)來自國內(nèi)外頂尖半導(dǎo)體公司，擁有強(qiáng)大的研發(fā)創(chuàng)新能力。公司現(xiàn)已獲多項(xiàng)授權(quán)專利，擁有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并于2020年被評(píng)為“高新技術(shù)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(chǎn)品布局，開發(fā)并量產(chǎn)了多款產(chǎn)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(biāo)簽芯片）。成立以來，慧能泰連續(xù)推出多款業(yè)界領(lǐng)先的產(chǎn)品并廣受市場(chǎng)歡迎。公司芯片出貨量2億顆，標(biāo)桿性客戶有聯(lián)想、小米、三星、HP、貝爾金和努比亞等。同時(shí)，慧能泰也致力于提高能源利用效率、研究能源控制技術(shù)，借助自身的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢(shì)，面向ICT（通信服務(wù)器）、數(shù)據(jù)中心、光伏逆變器、儲(chǔ)能等工業(yè)應(yīng)用，研發(fā)數(shù)字電源控制芯片、高壓驅(qū)動(dòng)芯片、電源轉(zhuǎn)換芯片和模塊等產(chǎn)品。

慧能泰半導(dǎo)體肩負(fù)著“芯智慧 芯能源，共建綠色未來”的使命，立志成為業(yè)界領(lǐng)先的智慧能源控制技術(shù)供應(yīng)商。

審核編輯：湯梓紅