#USB Type-C #電力傳輸PD #電子標記E-Marker
【USB Type-C市場預熱ing,源頭部署超展開】
USB Type-C介面的一大特點是提供多種電壓,以電力傳輸 (Power Delivery) 協定為基礎協調不同裝置之間的功率傳遞,且可聰明地為不同裝置提供相對應的電壓進行充電,大幅縮減充電時間。若真能水到渠成、一統USB介面規格,使用者再也不須操心採購的行動裝置適用一般 USB,還是Micro-USB?連接時到底哪一面朝上?充電速度快不快?會不會因用錯變壓器而損壞設備?它高達10Gbps數據傳輸速率,以及最大極限為 100W 雙向傳輸電力的特性,更是整合大量電纜的理想選擇。
對使用者而言,則有幾項需要特別關注的焦點,包括:電池電壓是否過低?電源供應器電流是否過載?電池電流是否過載或過熱?電池電力耗盡時是否會自動轉換成「細流充電模式」(trickle charging)?因為,這都將關係到手中電子設備的使用壽命!不過如此一來,電源端技術要求要比以往複雜得多,電源IC供應商必須協調不同電壓的輸入輸出並妥善協同工作,才能滿足市場需要。於是,可支援正、反面均可插拔的 USB Type-C 之升降壓電池充電器,成為筆電、平板電腦和行動電源新寵。
此外,無噪音、輕負載、超快速暫態響應 (transient response) 以及單段式升降壓轉換,無疑是延長電池工作時間的決勝點;而短路、過電壓、過電流等電路保護功能整合,也是設計必備。回歸「介面」本質,最重要的是對外聯通功能;帶有「電子標記」(Electronic Marker, E-Marker) 的線纜在傳輸過程中,可傳遞大量屬性資料並支援規格內的最大電壓/電流以及訊號頻率,將所有搭載 USB Type-C 的手機、平板電腦、電視及各式電子周邊產品全部連接在一起,讓 USB Type-C 的傳輸效能發揮到極致,成為真正「通用的」(Universal) 連接器。
那麼,辛苦開發完成的心血結晶,如何確保它能成功運作?此時,尋求專業認證測試實驗室協助,可為開發商省下許多麻煩。在導入USB Type-C過程中,專責推廣與支援的非營利組織「USB開發者論壇」(USB-IF),會將相關規格交付測試單位;讓開發商在產品上市後,不致因規格相容性或功能瑕疵而遭人詬病。以 USB-IF 正式授權的認證測試實驗室——百佳泰 (Allion Labs) 為例,可對USB Type-C 線纜端晶片進行 USB PD E-Marker 測試服務,為大電流線纜的傳輸品質把關,同時提供 USB Type-C 線纜連接器認證測試的一站式測試服務。
延伸閱讀:
《Intersil:USB PD商機大》
http://compotechasia.com/a/celue___/2016/0307/31334.html
《ST發佈USB Type-C和電力傳輸介面,專注於架構靈活性及高整合度保護功能》
http://compotechasia.com/a/xinpin_dao/2016/0114/30955.html
《百佳泰台灣、上海、日本正式授權執行USB PD E-Marker測試方案》
http://compotechasia.com/a/xin_/2016/0118/30984.html
#英特矽爾Intersil #突入電流 #場效電晶體FET
#低壓差線性穩壓器LDO #細流充電模式 #SMBus/I2C
#意法半導體ST #百佳泰Allion
圖檔取材:wikipedia
暫態響應transient 在 COMPOTECHAsia電子與電腦 - 陸克文化 Facebook 的最佳解答
#電源設計 #能源效率 #即時示波器 #快速傅利葉轉換FFT #高斯雜訊
#暫態響應Transient Response #電源引發抖動PSIJ #時序餘裕Timing Margin
【電源輸送完整達陣,讓電子產品更有效率】
電子產品的優異功能表現,需要品質更好的直流電源支撐。透過前兩篇關於電源設計的介紹,我們了解到如何以「能源緩衝」概念優化物聯網 (IoT) 的功率架構,以及利用降壓—升壓相互調節以適應不同的電源輸入條件;不過,若想進一步維持「電源完整性」——意指直流電源從 DC/DC 轉換器輸出到電路元件閘極的傳輸效能,盡可能降低耗損,常被用來量測漣波、雜訊、暫態響應 (Transient Response) 以及其他許多電源完整性參數的「即時示波器」,會是很好的幫手。
「乾淨」電源的重要性不斷在提升,並與新一代產品設計的密度和速度成正比。直流電源的偏差可能是造成數位系統時脈與資料抖動的最大元兇,即所謂的電源引發抖動 (PSIJ)。電源壓降對數位元件來說,可能會因該元件閘極降低傳播延遲,造成時序餘裕 (Timing Margin) 縮減,甚至發生位元錯誤。當數位元件的切換速度與電壓轉換率增加時,電源供應器的切換雜訊也會因而升高;其造成的雜訊會發生在切換電流的頻率上,且動輒超過1GHz。
提升能源效率或降低功耗則是設計者要面對的另一項任務。為降低功率密度,並將功耗維持在可接受的大小,設計者須降低直流工作電壓或縮減直流電源的容差範圍,導致要量測的直流電源越來越小、且交流訊號越來越快。在理想狀態下,直流電源上應該不會有任何雜訊;然而,電源仍存在單純的高斯雜訊,那是不可避免的熱雜訊 (電子熱攪動所產生的雜訊) 所造成的,但這通常不是最大的雜訊來源;電源本身的切換雜訊,以及電路元件的切換電流所引發的暫態電流才是。
切換事件產生的雜訊可能會隨機出現,往往與系統時脈密切相關。設計者可將直流電源上的雜訊視為多種「訊號」的組合,簡化量測和分析工作。由於直流電源雜訊的頻寬相當寬,大部分的人在量測此種雜訊時,通常比較喜歡使用示波器,因為它具有寬廣的頻寬且簡單易用,同時也是隨手可得的儀器。藉示波器的「快速傅利葉轉換」(Fast Fourier Transform; FFT) 功能在頻域中檢視訊號,有助於查明電源的雜訊來源;每次觸發會擷取一段有限時間,取決於記憶體大小和取樣率。
當輸入訊號的頻率低於示波器時間擷取區間的倒數時,FFT 就無法「看到」該頻率。FFT 可分析的最低頻率是1 / [1 / (取樣率) X (記憶體深度)],若要用 FFT 查看可疑來源時,必須設定好記憶體深度以擷取足夠的取樣數。觸發可幫忙顯示和量測電源雜訊的一些成份,它們是從系統中的其他元件 (兩者會相位同調) 耦合到電源中的。尋找直流電源雜訊可能的來源,對電源完整性工程師或技術人員來說是重要步驟;一旦找到雜訊來源,就可設法降低或消除相關效應。
延伸閱讀:《利用示波器的 FFT 和觸發功能找出電源雜訊可能的來源》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2016/0201/31084.html
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