2016-07-11
因應USB PD充電規格 電腦週邊供電應用設計
因應USB PD充電規格 電腦週邊供電應用設計
2016/07/11 02:26-DIGITIMES企劃
USB PD規格針對實際應用需求做了許多設計調整，包含在功能追加認證機制以改善供電方設備與取電方裝置的互通性與相容性，USB PD新版規格結合USB Type-C連接器發展更健全的充電應用，不僅讓USB介面充電/供電應用更趨實用、便利，也成為新世代行動裝置熱門電源設計方案。
USB PD(Power Delivery)將新版標準列入認證(Authentication)規格後，由於新一代USB PD已明確定義周邊裝置的連接規格與電氣規格要求，透過常規認證亦可提升支援USB PD供電方與受電方兩側設備的相容性與互通性，對於提升設備安全與用戶使用體驗均有正面助益，甚至追加USB Type-C新一代介面整合，也可正面促進USB PD介面設備生態系產品發展。
行動裝置電力需求增 內建電池容量越來越高
行動裝置設計主流，以更高效能、更大顯示屏、更多功能整合驅動產品更新，新一代產品為了提供更優異的功能，大多選擇搭載超過3,000mAh甚至5,000mAh等級的鋰電池，大容量電池雖可有效提升整合大量新功能、高階元件的設備電力需求，但實際上也會因此導致設備充電時間過久；另一方面電腦週邊雖以USB介面一統常用資料傳輸介面，但受限早期USB介面傳輸電壓、電流規格限制，也讓USB供電特色在因應大電力設備的實用性受限，導致設備周邊不僅需資料傳輸線材，也需要額外配置專屬變壓器，不僅增加成本，低價交換式電源產生的能源轉換消耗也形成無謂的浪費。
USB 3.0推廣小組(Promoter Group)成員包含HP、Intel、Microsoft、Renesas Electronics、Texas Instruments與及STMicroelectronics。USB 3.0推廣小組除維護與延伸、強化USB 3.0應用規格外，同時也提出USB PD、USB Type-C等擴展應用規格，透過新規格支援更多平台或更新穎的產品使用情境，其中，USB PD規格正是為了改善前述問題推出的電力輸送Power Delivery規格標準，只要遵循USB PD新規格設計，透過USB傳輸介面與線材就能達到高速資料傳輸兼具高達100W電力輸送雙用途，改善週邊連接應用使用體驗。
在USB 3.0推廣小組發佈USB Type-C連接器認證規格、並在最新USB PD標準中加入新介面功能，預期通訊序列匯流排電力傳輸產品應用將大幅增溫，因應USB PD標準對應的矽智財(IP)、解決方案也會越來越多。
USB搭配認證協議 提升設備充電應用安全與效能
檢視USB Type-C認證協定定義，會發現USB Type-C充電器與對應裝置的認證機制，為以密碼為基礎的認證協定，透過主設備(Host；供電方)當在USB裝置、充電器進行接入，即完成裝置類型/最大電力需求與設備認證狀態，而設備驗證與認證機制會於周邊連接至主機即同步完成，除可確認週邊合宜的供電請求，也能避免用電方(週邊設備)向主控設備索求不正確的電力需求或是驗證週邊狀態資料。
基本上USB介面已是PC、NB、行動裝置公認通用的傳輸介面選項，而在USB PD規格釋出，除能讓USB介面擴展電力傳輸應用的實用表現，同時為了支援新一代USB Type-C介面的應用生態系統，也必須搭配一致性的驗證方案進行設備與線材的相容驗證，避免不良的設備或線材，甚至是不符合標準的USB充電器，影響新一代USB PD應用的產品擴展與使用體驗。
USB Type-C介面搭配USB PD 維持高效傳輸同時提升充電效能
而在最新版的USB PD規格中，已經支援供電方、受電方與傳輸線材的相關認證功能，使USB Type-C介面和Type-C纜線能經由USB PD通訊傳輸介面交換設備與線材的認證訊息，至於新的USB Type-C橋接(Bridging)的支援規格，則可經由USB介面資料匯流排進行設備資料交換，同時提供將資料橋接至USB PD或自USB PD橋接資料的使用需求，而USB Type-C介面橋接則可讓USB主控端能經由USB PD介面搭配USB集線器(Hub)之下行介面(Downstream Port)進行通訊程序，同時維持原有USB介面的相關功能。
目前USB PD已有多家業者搶推主控晶片、參考設計，例如Renesas Electronics即將其經過驗證的微控制器搭配先進供電技術，開發出多組USB PD參考設計與解決方案，透過針對USB PD優化的參考設計可以讓裝置開發業者縮短產品設計時程，設計出更趨完備、更安全的USB PD支援功能產品。
另一家Maxim Integrated半導體業者，看準USB PD智能供電輸出的電力控制晶片需求，推出可支援5V~20V寬電壓範圍之低靜態電流降壓轉換器元器件，簡化USB PD與USB Type-C介面整合產品的供電設計開發需求。除半導體業者積極搶食USB PD市場商機外，測試設備、解決方案也紛紛推出，因應新一代USB PD產品衍生的測試需求。Ellisys分析儀製造商即宣佈將在Ellisys Explorer 350測試平台中的分析套件追加USB PD 3.0測試支援規格，其他主流測試儀器業者也紛紛跟進新一代測試標準、並提供對應之解決方案。
DIGITIMES中文網 原文網址: 因應USB PD充電規格 電腦週邊供電應用設計 http://www.digitimes.com.tw/tw/dt/n/shwnws.asp?cnlid=13&cat=10&id=0000475595_B7L4BLW2LBIK614E0WXZQ#ixzz4E3tdatRE
