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Microchip USB Power Delivery控制器UPD301C及其开源软体
 

【作者: 李宗憲】2021年11月29日 星期一

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USB在进入USB-C Power Delivery(PD)的时代后,有了革命性改变,不但支援正反插、一般USB3信号传输、高速充电(PD3.0 最大可提供至100W),并可透过PD协议改变电源或资料传输方向,以及支援替代模式(Alternate Mode), 让影像传输得以在USB-C中实现,用一条线取代传统电脑周边的复杂接线。欧盟已将USB-C订为包括手机、平板等行动设备接口的统一规格,取代现有大部分的电源和线材,以符合环保原则。但由于 PD涵盖规格与模式,选择上有一定的自主权, 每个产品又有不同特性。若工程师在产品开发上选用标准PD控制器,在修改过程中将会遇到相当多的挑战。 Microchip推出最新的UPD301C控制器及开放来源代码,为设计者提供完整开发环境和程式库。开放后设计人员可使用这套Power delivery Software Framework(后续简称PSF开源软体),在系统中修改 PD程式并配合内建MCU的资源,灵活创造出差异性产品。


Microchip 推出的 UPD301C 是一款 SiP(System In Package),内部集成了 SAMD20(嵌入式32 位元 Arm® Cortex®-M0+)MCU和 UPD350 PD 收发器(Transceiver),系统可设计出适用于 USB-C 传输介面上提供的PD协议,包括正反插侦测功能、支援替代模式、供电协议及切换电源方向等。简单而言, UPD301C 在侦测缆线后,会透过 USB PD 通讯协定在通道组态(CC)线路上进行通讯。缆线侦测与 USB PD 交涉完成后,会通过PSF开源软体程式码,启用适当的电源控制。


Microchip PSF开源软体已放置在GitHub网站,免费供客户下载。设计人员能够自行增加新功能、更新系统配置及修改,不需完全倚赖原厂协助也可以自行开发,减少了制造商的整体上市时间,充分发挥产品优势。


UPD301C 市场目标应用领域包括:


‧USB-C 扩充基座(Docking station)


‧USB-C 多功能Hub集线器


‧强固型平板电脑


‧触控型显示器


‧电动工具等等


UPD301C控制器的产品优势如下:


‧使用 Microchip 的MPLAB® X IDE 高度可移植性开发生态系统


‧符合 USB PD规格修订版 3.0, UPD301A已经通过认证 TID 1348 Type-C Source PDP 60W


‧用户可自行定义USB 的功率传输,及可在PD规范下撰写PDO(Power Delivery Object)配置档


‧启用制定 PSF 开源软体,提供可支援 PD供电(Source)、耗电(Sink),双模式操作(Dual Role Operation)。 UPD301C可通过SPI 界面连接UPD350 ,扩充成第二、第三或第四个 PD埠等


‧整合了多项类比元件、可程式设计过电流、过电压的保护电路,并内部集成支持死电池充电模(Dead Battery charger mode)的开关电路


‧具有USB-C替代模式,自动热插拔检测、快速角色交换支持等功能


‧应用于商业环境温度范围(0°C至+70°C),及工业 / AEC-Q100汽车3级温度范围(-40°C 至 +85°C)


‧提供 6 mm x 6 mm 40 pin-VQFN 管脚封装


总结上述各点,设计人员可善用单晶片控制器的PSF开源软体特性,并有望能创造出更多USB-PD可应用领域,而UPD301C将会是开发过程中的最佳选择。


UPD301C 的系统方块图及参考设计板如下:






如需了解更多有关的应用技术资讯,请参考官网连结如下:


https://www.microchip.com/en-us/product/UPD301C


https://microchipdeveloper.com/boards:usb-power-delivery-software-framework-evaluation-kit


下载 Microchip USB PSF开源软体连结:


https://github.com/MicrochipTech/usb-pd-software-framework


本文作者为:Microchip应用工程师 李宗宪


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