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AC-DC および DC-DC 向け USB-C™ パッケージソリューション

著者:  Julie Tyler  - 05-11-2020 

レガシーUSB Type-AおよびMicro Bケーブルには、従来からソースとデバイスのフォームファクタが割り当てられていました。USB-C(USB Type-Cとしても知られています)は柔軟性があり、ケーブル端が入れ替え可能で、任意の方向で使用できます。Power Delivery (PD)仕様を持つUSB-C により、システムは、最大100 Wの電力をネゴシエートできます。これは、以前の7.5 Wの制限をはるかに超えています。USB-C PD規格のデータレートも向上し、最大40G bpsが可能になりました。

2つ以上のUSB-Cシステム間で機能を実現するためには、システムが通信して、電力とデータを供給するデバイスと、転送された電力とデータを受信するデバイスを割り当てる必要があります。このデバイス通信の役割の割り当てのタイプは、USBに新たに追加されました。そのため、USB-Cシステムは、特定のアプリケーション向けに慎重に設計する必要があります。オン・セミコンダクターは、リファレンスデザイン、サンプルファームウェア、業界トップクラスのGUIインタフェースなど、AC-DC、およびDC-DCソリューションの完全なパッケージを提供しています。オン・セミコンダクターのソリューションにより、お客様はUSB-Cを迅速かつ確実にプラットフォームに統合できます。

 

AC-DCソリューション
AC-DCソリューションは、AC-DCウォールアダプタUSBウォールレセプタクル、産業用電力システムなどのエンドアプリケーションで使用されます。

最近オン・セミコンダクターは、最新のUSB充電規格を使用するインテリジェントなAC-DCアプリケーション向けに、同期整流器を搭載した完全に統合された新たなUSB-C PDおよびPPS(Programmable Power Supply)コントローラを発表しました。FAN6390は、ポリシーマネージャを搭載し、USB-C PD 3.0規格およびPPS規格に準拠しています。これは、最大60 Wの完全に統合された電源ソリューション向けに、5 mΩと非常に低いセンス抵抗を利用しています。 CCラインの高電圧保護もAC-DCソリューションに追加できます。 FAN6390は、USB-CおよびUSB PDに準拠する設計用件を全て満たしています。

FAN6390を補完するものとして、当社は、絶縁型AC-DCアプリケーション向けの一次側ソリューションを完全なラインナップを提供しています。以下のブロック図は、クラス最高のAC-DCソリューション例です。高度なインテリジェンスレベルを備えており、複数のデバイスを1日中稼働させているユーザーに対しても最高の充電エクスペリエンスを提供します。

 

図1:USB-C AC-DCソリューションのブロック図

 

このブロック図で示すソリューションは、20 VのVBUSで供給される最大60ワット(W)の出力電力をサポートします。この設計の最大出力電流は3 Aで、これは、USB-C PD規格で定義された標準電圧を維持しながら、VBUSを5 V、11 V、または15 Vのいずれかにネゴシエートできます。充電にUSB-C PDコントラクトが不要な場合、FAN6390はUSB-C規格で定義された電力を提供するようにポートを設定します。オプトカプラによる一次側との通信から、USB-C PDポリシーマネージャを実装するために必要なすべての制御の統合まで、FAN6390はAC-DC設計者に最新のUSB-C充電規格をうまく活用するためのツールを提供します。

オン・セミコンダクターは、AC-DCソリューション向けに、高性能プライマリを提供しており、このなかにはMDB10S、1 A、1000 Vの低フォワード・ドロップ単相ブリッジ整流器が含まれます。しかし、このブロック図で主となる機能は、高性能疑似共振フライバックコントローラのNCP1342 です。搭載された高電圧スタートアップを統合し、独自の高速周波数フォールドバック技術を使用して、高スイッチング周波数の軽負荷効率を向上します。その結果、トランスやコンポーネントが小さいことによる、より高い電力密度とより小型のアダプタを実現します。

 

DC-DCソリューション
DC-DCソリューションは、PC /ノートパソコンスマートフォンドッキングステーションアクセサリ車載機器、ウェアラブル、コンシューマ機器、産業機器などのエンドアプリケーションで使用されます。

図2:USB-C DC-DCソリューションのブロック図

 

DC-DCソリューションには、バック/ブーストコントローラと4個の統合された40 V FETドライバーを集積したNCP81599 が含まれています。これはQC 3.0に準拠しており、I2Cプログラミングにより非常に高い柔軟性があります。電力は、電流制限と過電圧保護用に特別に設計された絶縁スイッチを通過します。USB-CコントローラFUSB307B 自体は、PD 3.0およびTCPCに完全に準拠しており、マルチポートシステムに最適です。 USB-Cのデータレートは10G bpsと高く、PCBトレースや伝送ケーブルが原因でシグナルインテグリティが低下する可能性があります。オン・セミコンダクターは、入力レシーバにおけるさまざまなレベルのイコライゼーションと出力トランスミッタにおけるフラットゲイン増幅を使用することにより、これらの損失を補償するリドライバのポートフォリオを提供します。たとえばNB7NPQ1004M が利用可能です。信号は、シグナルインテグリティを維持するSSスイッチを介して多重化することもできます。

オン・セミコンダクターは、AC-DCおよびDC-DCの設計者が、最新のUSB規格を容易かつ確実に設計に取り入れるために必要なツールを利用可能にし強化することで、USB-C PD市場分野を発展させています。オン・セミコンダクターは、ブロック図に加え、特定アプリケーション固有向けリファレンスデザインの利用価値の高いポートフォリオを提供しています。リファレンスデザインには、ユーザーフレンドリなGUIが含まれており、場合によってはサンプルリファレンスコードが利用できます。当社のUSB-C ソリューションと、さまざまなアプリケーションにおける設計やソリューションのニーズを満たす方法について、当社の設計リソースをお役立てください。

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Tags:CCD, Internet of Things, IoT, Portable and Wireless, Consumer
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