USB PD規格持續變動　可編程晶片設計方案趁勢起

2016-05-30

王智弘

USB PD可支援高達一百瓦的供電功率，並實現快速充電功能，已成為筆記型電腦、平板裝置及智慧型手機競相採納的新規格；然而USB PD規格至今仍持續演進，晶片商遂開發出具可編程彈性的解決方案及相關編程工具，協助終端製造商快速調整設計。

通用序列匯流排電力傳輸(USB PD)規格不斷演進，造成終端裝置原始設備製造商(OEM)在產品規畫與開發上極大挑戰，為此，晶片商推出可編程(Programmable)解決方案，降低USB PD設計調整的困難度，協助製造商迅速適應新的規格變化，加快產品上市時程。

圖1 PI產品行銷總監Shyam Dujari認為，2016年支援USB PD功能的終端裝置將明顯增多。

包爾英特(Power Integrations, PI)產品行銷總監Shyam Dujari(圖1)表示，與2015年相比，今年USB PD規格發展相對穩定，但仍有一些改變將會發生。舉例來說，最近USB PD的標準電壓(Normative Voltage)規格已由5V/9V/12V/20V變成5V/9V/15V/20V；目前還有另一個提案在審查中，預計將為USB PD增加認證(Authentication)功能。因此，對終端裝置開發者而言，使用可編程方案來進行開發至為重要，如此才能因應新的規格進行調整。

手機應用將起　驅動PD成本下滑

Dujari進一步指出，USB PD目前仍處於市場採用初期階段，筆記型電腦製造商為最早採用者，但過去六個月，隨著USB PD技術發展日漸成熟，以及Type-C纜線成本快速下滑，很多手機製造商已開始推出搭載Type-C接口的新產品。由於手機出貨量比較大，將是促使USB PD技術方案成本下滑的主力，並將驅動2016年USB PD搭載率加速攀升。

事實上，目前已有一些手機搭載Type-C接口，這些早期發布的產品為了解決成本問題，有些使用傳統Type-A(轉接器端)轉Type-C(手機端)的設計。但是，隨著技術成熟和Type-C轉Type-C的纜線價格下滑，採用Type-C轉Type-C並支援USB PD功能的終端裝置將會愈來愈多。

一般來說，終端裝置導入USB PD時有不同的設計考量，例如筆記型電腦要支援USB PD功能，可能會使用15V/2A或15V/3A的設計。然而，隨著手機和平板裝置採用速度加快，5V/9V搭配不同額定電流將成為主流設計需求。

至於USB PD晶片的主要選用考量，則包括成本、尺寸及易用性。Dujari分析，USB PD是一個複雜的規格，未來改變將可能持續發生，故USB PD晶片開發商必須提供可被重組(Reconfigured)或重新編程的解決方案，以及相關編程工具，以達成產品設計成功目標。

也因此，針對USB PD介面設計，專精於電源晶片開發的PI推出InnoSwitch產品系列的AC-DC電源轉換器，並持續與USB介面晶片業者如賽普拉斯(Cypress)合作，以提供具成本效益、小尺寸，且易於調整設計的數位式可編程解決方案。

PI的InnoSwitch產品，可與任何USB PD數位介面晶片搭配。該方案的主要好處是具備二次側調節(Secondary-side Regulation, SSR)及整合同步整流(SR)驅動功能，且不需要額外的回饋電路。

這樣的設計，提供極佳的暫態效能、高可靠性，同時也有極高效率，對於滿足DOE-6 (美國)和CoC Level 5 Tier 2(歐洲)規範尤為關鍵。這款解決方案可為終端裝置開發者提供在實作一個如USB PD規格要求的輸出端負載開關時所需的額外餘裕。

Dujari透露，PI將鎖定那些需要AC-DC電源轉換器的領域做為目標應用市場。現階段，該公司正緊密的與夥伴合作，預期今年其OEM客戶將會陸續發布相容USB PD的終端產品。

事實上，PI日前已與Cypress共同發布20W的USB PD電源供應器參考配套設計DER-533(圖2)，將PI的InnoSwitch-CP離線CV/CC返馳式切換開關IC與Cypress的EZ-PD CCG2 USB Type-C連接埠控制器結合搭配，能讓設計人員製造適用於智慧型行動裝置，且符合標準、小巧且高度節能的充電器。