Analog Devices USB Power Delivery ソリューション

「はじめてのUSB [USB Type-C™ 及び Power Delivery規格入門]」では、Type-Cコネクタを使用して最大100Wの電力を扱うことができ、幅広いアプリケーションの充電システムを、Type-Cコネクタ1つで実現できることを説明しました。また、USB PDは、ただType-Cコネクタを使用すれば実現するのではなく、下記の3つの課題を抱えていることも説明しました。

USB PDが抱える3つの課題

1. USB Type-C、PD規格に対しての深い知識が必要
   • 規格の完全準拠を確認し、相互接続を確保するためには、USB-IFの認証要件を満たす必要がある。また、マイコン制御によるソリューションの場合には、規格を完全に理解しUSB PD機能を実装するファームウェアの開発が必要。
2. 複雑な電源制御の知識が必要
   • 従来のUSB規格での単一電源変換(12V→5V)ではなく、複数の電圧対応が必要なため電源設計における知識が必要。
3. デジアナ混在ソリューション
   • コントローラ部ではデジタルの知識が、電源部ではアナログの知識が必要。
     多くのチップメーカがそれぞれのICを供給しているため、コントローラ部、電源部でICメーカが変わってしまうと、設計も非常に大変。

今回は、これらの課題を解決できる、アナログ・デバイセズ社が提供するUSB PDソリューションをご紹介します。

1. USB PD用コントローラ MAX77958
2. USB PD用電源ICのラインアップ MAX25430 & MAX25431
3. デジアナ混在ソリューション MAX77962 & MAX17320 & MAX20323 & MAX77596

USB PD用コントローラ MAX77958をご紹介します。

USB PDをサポートしたUSB用コントローラIC

• USB PD を制御用マイコンを使って実現するためには、CCラインを利用した送電/受電側でのネゴシエーションを行えるファームウェアを組む必要があります。そのためには、USB Type-C や USB PDの規格を理解したりなど、非常に多くの時間を要する可能性があります。
• マキシム社が提供するMAX77958を用いれば、それらの時間を大きく省くことができます。

MAX77958の概要

• MAX77958は、USB Type-C CC検出およびPower Delivery (PD)プロトコルを実装するための堅牢なソリューションです。
• このデバイスは、接続されたアクセサリーや機器をUSB Type-C CC検出およびUSB PDメッセージングを使用することによって検出します。
• このICは、USB Type-C仕様1.3およびPD 3.0に準拠しています。
  また、準拠に影響を与えることなく容易にファームウェアをカスタマイズすることができます。
• このICは、ウェハレベルパッケージ(WLP)(3.10mm × 2.65mm、0.5mmピッチ)で提供されます。

USB-C PD 3.0準拠の組み込みファームウェアを内蔵

• MAX77958は、CCラインを使用した送電/受電側でのネゴシエーションを行うための、 USB Type-C 1.3とPD 3.0 準拠のファームウェアを内蔵しています。そのため、システム設計者がファームウェアを設計しなくても、USB PD機能をすぐに使用できます。

• 評価キットとGUIツールのスクリプト機能により、充電器に必要なカスタマイズや特別なシステム要件が簡素化されます。システム設計者は、スクリプトを使用してICをカスタマイズし、更新されたファームウェアを内蔵不揮発性メモリに保存します。
  ファームウェアのアップデートによって将来の仕様改訂に対応できます。

USB 充電規格をすべてサポート

• MAX77958は、USB PDのみでなく、従来のDefault Power USB 2.0/3.xやUSB BC1.2などもサポートしているため、USB PD以外のすべての充電規格にも対応できます。

その他の特長

• 過電圧、過電流、V_BUSおよびGNDへの短絡からの保護を提供します。
• 水分を検出してUSB Type-Cコネクタの腐食を防止します。
• D+/D- USBスイッチおよびBC1.2検出を備え、旧来のUSB規格にも対応します。
• USB PD用のV_CONNスイッチおよび外付けV_CONNブーストまたはバックコンバータ用のイネーブル端子を内蔵しています。
• I²Cマスタを使用して、充電器などのシステム内の他のICを制御できます。

「1．USB Type-C、PD規格に対しての深い知識が必要」に対しては、USB PDをサポートしたファームウェア内蔵のMAX77958が最適です。

すぐに評価できる開発キット

評価できる項目：

• USB Type-C検出/PD通信
  • パワーロール(シンクおよびソース)、データロール(UFPおよびDFP)検出
  • PDアダプタ検出およびPD通信
  • OCPを備えたV_CONNスイッチ内蔵
  • パワー/データロールスワップ
  • PPS (PPS対応PDアダプタ使用)
  • オーディオおよびデバッグアクセサリシンク/ソースモード
  • ベンダー定義のメッセージ
• BC1.2旧来チャージャ検出：SDP、CDP、DCP、およびDCDタイムアウト
• I²CマスターによってコンパニオンICを制御
• 9つの設定可能GPIO