Главная ВАЗ Двигатель Печка Глохнет

Имя: ( регистрация? ) Пароль ( забыл? ):

Введение в USB Power Delivery

С самого начала USB был позиционирован как стандарт внешней шины для быстрой передачи данных. Наблюдая, как стандарт развивался с годами, можно заметить явное смещение в сторону увеличения скорости передачи данных (рис. 1) . Более того, каждое поколение маркировалось с использованием таких терминов, как «полная скорость», «высокая скорость», «супер-скорость» и «супер-скорость +» (рис. 2) , что снова подчеркивало позиционирование USB как протокол связи.

Тем не менее, еще одна область развития USB была отодвинута на второй план в своем развитии - поставка энергии. С акцентом на скорость, доставка энергии никогда не была приоритетом для USB. На самом деле, впервые, когда спецификации были сделаны специально для подачи питания, произошло всего несколько лет назад в 2010 году. Спецификация зарядки аккумулятора - BC 1.2 увеличила мощность питания USB с 4,5 Вт до 7,5 Вт. Эта спецификация ввела режим, называемый CDP (зарядка выходной порт), что обеспечивает более высокий зарядный ток (до 1,5 А) по сравнению с традиционным USB.

1 1. USB всегда позиционировался как внешняя шина для быстрой передачи данных и развивался таким образом на протяжении многих лет.

Однако эта спецификация была лишь предвестником того, что должно было произойти. Почти одновременно с выпуском USB 3.1 на форуме разработчиков USB-устройств (USB-IF) была опубликована спецификация USB Power Delivery. Эта новая спецификация поставки мощности USB позволяет передавать мощность до 100 Вт, наряду с другими функциями и преимуществами.

История USB Power Delivery: вторичная функция приобретает популярность

Управление питанием было частью спецификаций USB с ранних поколений. Управление питанием в этих начальных поколениях не было предназначено для зарядки аккумулятора. Его целью было исключительно включение периферийных устройств. В соответствии с этой функциональностью USB 1.0 описывает источник питания 5 В при 100 мА (0,5 Вт), в то время как USB 2.0 описывает источник питания 5 В при 500 мА (2,5 Вт).

Несмотря на то, что в спецификациях нет таких указаний, дизайнеры нашли способы использовать USB для зарядки аккумулятора. В результате на рынке были созданы и выпущены зарядные устройства на основе USB. Однако из-за отсутствия спецификации функциональная совместимость была основной проблемой для зарядных устройств USB первого поколения. Эта проблема совместимости в сочетании с растущей популярностью приложений для зарядки аккумуляторов дала USB-IF достаточную причину для рассмотрения вопроса о создании спецификаций для зарядки аккумуляторов. Это привело к спецификации зарядки аккумулятора - BC 1.1 (позже пересмотренной до BC 1.2). С этой спецификацией USB-IF благословил зарядку батареи как законное приложение для USB.

Важно отметить, что BC-1.1 был выпущен как Уведомление об инженерных изменениях (ECN) для USB 2.0, и он значительно отклонился от санкций USB 2.0. В соответствии с USB 2.0 любое USB-устройство может быть классифицировано как маломощное (5 В при 100 мА) или мощное (5 В при 500 мА). При подключении USB-устройству было разрешено первоначально потреблять ток 100 мА, при этом подсчитывая и согласовывая свой баланс мощности с хостом. Основываясь на перечислении, хост либо увеличит мощность до 2,5 Вт, либо продолжит работу на 0,5 Вт.

Спецификация зарядки аккумулятора позволила определить больше источников питания, чем было рекомендовано выше:

1. Стандартный нисходящий порт (SDP): источник питания, соответствующий спецификации USB 2.0.

2. Зарядный выходной порт (CDP): источник питания не совместим с USB 2.0. CDP может подавать до 7,5 Вт (5 В, 1,5 А), а ток 1,5 А может подаваться до подсчета.

В то время как SDP и CDP были расположены на типичных хостах, таких как настольные компьютеры и ноутбуки, третий тип порта, определенный спецификацией BC, включал источники питания, такие как настенные и автоматические адаптеры:

3. Выделенный порт зарядки (DCP): здесь нет перечисления, и зарядка происходит без какого-либо цифрового соединения. DCP поставляет до 1,5 А и 5 В.

В то время как спецификация BC действительно решала довольно много проблем, другие области улучшения оставались открытыми. Некоторые из самых известных были:

• Какой порт использовать? Не все производители правильно обозначили CDP и SDP. В результате пользовательский опыт показал, что некоторые порты быстро заряжали подключенные устройства, в то время как другие порты вообще не заряжались.

• 7,5 Вт недостаточно: для довольно многих устройств, которые потенциально могут получать энергию от источника USB, ограничение в 7,5 Вт не улучшило ситуацию. Примеры включают в себя жесткие диски и внешние диски.

• Поток мощности только однонаправленный: мощность ограничена от хоста к подключенному устройству.

• В некоторых случаях передача данных и подача питания не работали одновременно.

Спецификация USB Power Delivery решает эти проблемы, увеличивая максимальную мощность до 100 Вт (с 7,5 Вт), наряду с другими преимуществами:

• Направление мощности больше не фиксируется.

• Оптимизированное управление питанием через периферийные устройства.

• Интеллектуальное и гибкое системное управление питанием.

• Случаи с низким энергопотреблением могут согласовывать только мощность, требуемую ими.

2 2. Каждое поколение USB было обозначено такими терминами, как «Hi-speed» и «Super-speed».

Будущее USB Power Delivery

От 7,5 до 100 Вт:

Не все периферийные устройства могут получать питание от USB-кабеля, если максимальная мощность ограничена 7,5 Вт. Примеры включают жесткие диски (HDD), твердотельные накопители, принтеры и мониторы. Следовательно, эти периферийные устройства требуют независимых источников питания за дополнительную плату. Благодаря спецификации мощности, обеспечивающей теоретический максимальный бюджет мощности 100 Вт, многие из этих периферийных устройств теперь могут питаться от USB-кабелей.

Цитируя введение USB PD документ USB-IF: « Увеличьте простоту использования, уменьшите беспорядок, уменьшите еще больше отходов. »

В спецификации мощности питания максимальное напряжение составляет 20 В (в 4 раза больше, чем в предыдущем напряжении 5 В), а максимальный ток составляет 5 А (более чем в 3 раза больше, чем предыдущий максимум 1,5 А). Спецификация источника питания также классифицирует источники питания по профилям:

• Профиль 1 (запуск по умолчанию): 10 Вт (5 В при 2 А)

• Профиль 2: 18 Вт (5 В при 2 А -> 12 В при 1,5 А)

• Профиль 3: 36 Вт (5 В при 2 А -> 12 В при 3 А)

• Профиль 4 (предел Micro B / AB): 60 Вт (5 В при 2 A -> 20 В при 3 A)

• Профиль 5 (стандартное ограничение B / AB): 100 Вт (5 В при 2 A -> 20 В при 5 A)

Когда устройство подключено к хосту, для инициации согласования мощности возникает начальный источник питания 10 Вт. Исходя из выбранного окончательного профиля, мощность передачи составляет 18, 36, 60 или 100 Вт.

Там также серьезные изменения в процессе переговоров о власти. В предыдущих поколениях проводники данных использовались для целей перечисления: при подаче питания через USB осуществляется согласование только с использованием VBUS, без влияния на шину данных. Это приводит ко второму преимуществу:

Передача данных при подаче питания:

Спецификация доставки энергии удаляет шину данных из процесса согласования доставки энергии. Это делает возможным одновременную передачу данных и передачу мощности. Это означает, что устройства могут продолжать выполнять свою основную функцию во время зарядки.

Двунаправленная передача энергии:

Исторически USB-соединение допускало двунаправленную передачу данных, но питание передавалось только с хоста на периферию. Спецификация USB Power Delivery разрешает двунаправленную доставку энергии. Например, если ноутбук подключен к внешнему монитору, который подключен к стене, ноутбук теперь может заряжаться от монитора.

Управление питанием через периферию:

Спецификация поставки энергии помогает оптимизировать поток энергии по нескольким периферийным устройствам путем:

• Позволяет устройствам потреблять столько энергии, сколько им требуется, и потреблять больше энергии, когда того требует приложение. Например, телефон заряжается через USB-соединение с ПК. Затем мы подключаем USB RAID-массив, который требует дополнительной мощности в начале, чтобы все диски вращались, но впоследствии может быть понижен до устойчивого состояния. Система может снизить энергопотребление телефона, передать его в RAID-массив, а затем переместить обратно в телефон, когда питание снова станет доступным.

• Включение интеллектуального / гибкого управления питанием для нескольких периферийных устройств. Например, устройства с батарейным питанием потребляют больше энергии, чем устройства, подключенные к внешнему источнику питания.

• Разрешение устройствам с низким энергопотреблением согласовывать только ту мощность, которая им требуется. Например, гарнитуры могут потреблять меньше энергии, чем внешние жесткие диски.

Вместе они позволяют любому внешнему источнику питания служить источником питания и концентратором для любого хоста или устройств, подключенных к нему.

Общее управление питанием на уровне системы

Питание через USB может оказать существенное влияние на общую эффективность управления питанием на уровне системы. Допустим, нам нужно подключить жесткий диск и дисплей к ноутбуку. Имплантация пред-силовой доставки будет:

1. Подключите источник питания ко всем трем компонентам системы - жесткому диску, дисплею и ноутбуку.

2. HDD и дисплей подключены к ноутбуку.

3. Обмен данными между HDD-ноутбуком и дисплеем-ноутбуком

4. Мощность подается только с ноутбука на жесткий диск или дисплей.

С помощью спецификации поставки вышеуказанная реализация упрощается в следующей степени:

1. Подключите дисплей к источнику питания.

2. Никаких дополнительных источников питания не требуется для ноутбука или жесткого диска. Пользователь просто должен подключить оба к дисплею через USB-соединение. Питание будет передаваться с дисплея на ноутбук и жесткий диск.

Другие соображения

Чтобы в полной мере воспользоваться спецификацией поставки энергии, необходимо выполнить еще несколько требований. USB-IF удовлетворяет большинству этих требований спецификации USB Type-C для упрощения развертывания.

Так каковы эти ограничения и как Type-C преодолевает их?

Что если периферийному устройству требуется сигнал не-USB? Например, сигналы дисплея относятся к типу, отличному от USB, и поэтому внешние дисплеи в настоящее время подключены через DisplayPort, а не через USB. Спецификация доставки энергии позволила бы дисплею включить хост, но тогда эта спецификация недопустима для порта без USB.

Ограничения USB Type-A и Type-B (текущий стандарт USB-IF): Розетка USB на хосте USB или концентраторе USB представляет собой разъем типа A. Соответствующие вилки типа A находятся в кабелях и небольших периферийных устройствах (например, мыши). Однако некоторые большие периферийные устройства (например, принтер) используют съемные кабели. Таким образом, на таких периферийных устройствах требуется розетка. Этот сосуд типа B. Разъемы типа A и типа B похожи электрически, но отличаются механически. В соответствии со спецификацией USB-IF кабель может подавать питание только тогда, когда один конец подключен к типу A, а другой конец к типу B. Это было сделано намеренно, чтобы пользователи не могли подключаться к хосту (что приводило к риску короткого замыкания). Поток мощности происходит только от типа A к типу B, и, таким образом, при данной настройке тока двунаправленный поток энергии невозможен. В такой экосистеме полностью реализовать спецификацию доставки энергии сложно.

Новый стандарт USB-IF Type-C решает вышеуказанные проблемы путем:

• Передача сигнала USB вместе с сигналом DisplayPort через один и тот же разъем.

• Замена разъемов типа A и типа B одним разъемом (тип C), который поддерживает двунаправленный поток энергии. Высота штекера составляет всего 2,4 мм, что намного меньше, чем у типа A (4,5 мм) или типа B (10,4 мм). Следовательно, это полезная функция для хостов, которые стремятся к тонкому дизайну.

3 3. Разъем Type-C заменяет разъемы USB Type-A, mini DisplayPort и разъемы питания на один разъем. Это приводит к более гладкой конструкции, устраняя необходимость в нескольких USB-портах.

В совокупности это приводит к упрощенной реализации USB с недорогой подачей энергии до 100 Вт. С точки зрения дизайна продукта, разъем Type-C позволяет OEM-производителям создавать более изящные конструкции за счет исключения нескольких портов (рис. 3) . Например, ультратонкий MacBook (первый в мире продукт с разъемом типа C) заменил три разъема - USB Type-A, mini DisplayPort и Power - на один порт Type-C.

Роль USB-IF ограничивается содействием инновациям, связанным с USB, путем определения соответствующих спецификаций. Ответственность за выпуск реальных продуктов на рынке лежит на полупроводниковых компаниях и производителях продуктов.

Простота, обеспечиваемая подачей питания USB и разъемом Type-C, также перенесена в конструкцию контроллеров USB. Например, Cypress предлагает программируемый контроллер CCG1 USB Type-C и контроллер подачи питания. Контроллер объединяет схемы контроля напряжения и тока, что очень важно для адаптеров питания. Он также обеспечивает гибкость проектирования благодаря встроенному программному обеспечению, которое можно обновить во время разработки продукта, на производственной линии или в полевых условиях. Это означает, что когда в будущем будет опубликован ECN IF для передачи питания через USB, он может быть реализован в существующем проекте путем пересмотра встроенного программного обеспечения для достижения соответствия.

Контроллеры также используют преимущества уменьшенной площади, обеспечиваемой разъемом Type-C. Например, контроллер Cypress USB CCG2 USB Type-C предназначен для кабелей EMCA (кабельная сборка с электронной маркировкой). Благодаря небольшому размеру и встроенным возможностям (приемопередатчик типа C, согласующие резисторы и защита от электростатического разряда на уровне системы) требуются только пять внешних компонентов.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с технической запиской « Разработка USB Type-C продуктов , Или посмотрите видео «Введение в USB Type-C»:

Рекомендации:

Основы зарядки аккумулятора USB: руководство по выживанию Максим Интегрированные Устройства

USB Power Delivery Specification 1.0 USB-IF

« Как работает зарядка через USB или как не взорвать ваш смартфон ”ExtremeTech”, Ziff Davis







Навигация
Реклама
Популярное
    Замена шаровых опор ваз 2107
    Конструкция передней подвески с шаровыми опорами сменила популярный ранее шкворневый механизм и является самой распространенной. Задача этих узлов – обеспечение вертикального перемещения и поворота колеса

    На коробку передач ваз
    Автомобиль скомпонован очень плотно, и свободное место найти в подкапотном пространстве крайне затруднительно. Поэтому детали управления какими-либо узлами порой располагаются на значительном удалении

    Интернет магазин запчастей для китайских
    Договориться с Элеонорой об интервью было непросто. Женщина не любит вспоминать о том страшном дне —   2 сентября 1999 года. Чтобы ей не напоминали об этом снова и снова, Элеонора даже написала

    Интернет-магазин запчастей и аксессуаров для автомобилей
    Сеть трубопровода, которая транспортирует воду под определенным давлением, состоит из соединений отдельных участков металлических труб. Водопровод на всем своем протяжении, особенно в местах соединения

    Услуги бухгалтерского учета
    Дело вот в чем: для эффективного осуществления любой хозяйственной деятельности необходимо контролировать как доходы, так и расходы. Организациям важно владеть информацией о том, есть ли у них денежные

    Срочный выкуп авто
    В последнее время услуги выкупа автомобилей в срочном порядке приобретают все большую популярность. Это обусловлено особенностями и возможностями процесса, а также огромными преимуществами, как для клиентов,

    Ремонт вмятин без покраски -от 1000
    PDR. MD — высоко технологичный и качественный сервис, который предлагает выгодный и профессиональный ремонт. Правка вмятин без покраски это мастерство, удаления больших и маленьких вмятин без

    Ремонт сдвижной крыши
    Очень повезло в жизни тем автомобилистам, которые пользуются автомобилями со сдвижной крышей. Ведь это прекрасное устройство исключительно высокой степени надежности. Хотя, все же, ремонт сдвижной крыши

    Ремонт apple
    Модульный ремонт iphone Обычно во всех сервис-центрах разделяют такие процессы, как починку и модульный ремонт. Модульный ремонт телефонов представляет собой процесс замены тачскрина, дисплея, какого-либо

    Катализатор Ауди А6
    На ул. Московской в Шебекино 24-летняя девушка за рулём ВАЗ-2110 при повороте налево не уступила дорогу Hyundai Solaris под управлением 18-летней автоледи. В результате ДТП в центральную райбольницу попали



    '; $CONTENT_m .= '
    '.$a['title'].'

    '.prevlen11($a["preview"],300).'


    ';if (++$ibr >=10) break;}echo $CONTENT_m;?>
Опрос
Облако тегов


Архив