FUSB15201 Doppia porta
Sorgente USB di tipo C PD
Scheda di valutazione del controllore
Manuale dell'utente
FUSB15201EVBUM
Introduzione
La scheda di valutazione FUSB15201, insieme a firmware e software, fornisce una piattaforma per valutare un sistema completo di tipo C/PD a doppia porta. FUSB15201 integra un processore ARM ® Cortex−M0+ con periferiche personalizzate e supporta un'applicazione completamente standalone con solo un alimentatore.
Descrizione
Il kit di valutazione FUSB15201 è progettato per supportare tutte le funzionalità delle applicazioni di tipo C/PD Source a doppia porta per FUSB15201 con una singola batteria (tipo 13.5 V) o alimentatore, destinati principalmente alle applicazioni di caricabatteria per autoveicoli.
Il kit di valutazione è progettato per controllare due singole uscite VBUS dall'NCV81599, un convertitore di alimentazione CC-CC buck/boost.
Tutti i componenti sono qualificati AEC.
Questo manuale fornisce informazioni sull'interconnessione della scheda di valutazione, l'impostazione hardware, la comunicazione con il PC e informazioni dettagliate sui dati di progettazione della scheda.
Caratteristiche principali di EVB
- 20 W, Configurabile fino a 200 W
- > 94% di efficienza
- Dimensioni della soluzione: 1.7" x 1.9" (20.8 cm²) / 1.7" x 1.5" (16.5 cm²) Area attiva
- Densità di potenza: 5.77 W/cm² o 7.27 W/cm
- Temperatura massima della scheda: 98.061°C a 22°C ambiente a pieno carico
- Rilevamento della corrente di uscita VBUS
- Protezione contro la corrente inversa VBAT
15201 Caratteristiche
- Processore ARM Cortex-M0+
- 132 KB / 6 KB di memoria flash/SRAM
- Interruttore VCONN integrato per cavi con marchio E
- Supporta la modalità di risparmio energetico (inattivo/inattivo)
- BC1.2 (SDP, DCP, CDP)/Modalità divisore Apple
- ADC a 10 bit per voltage e Scopo Generale
- oltre il volumetage / Protezione da sovratemperatura
- Master/Slave I2C
- Interfaccia SWD per il debug
- Rilevamento della temperatura tramite NTC
FUSB15201EVBUM
Questa scheda di valutazione è progettata per fornire una soluzione pronta all'uso per un'applicazione con porta di ricarica di tipo C/PD a doppia porta. Tutti i componenti sono opportunamente selezionati da dispositivi qualificati per il settore automobilistico e in grado di funzionare fino a 125°C.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI OGNI BLOCCO
Potenza Stage
Tutti i componenti di alimentazione sono selezionati per pilotare la potenza in uscita fino a 100 W per porta (20 V / 5 A) se le prestazioni termiche sono sotto controllo. A causa delle dimensioni limitate del PCB e dello spazio tra ogni componente dissipatore di calore, il firmware iniziale fornirà supporto fino a 60 W per porta (120 W = 2 x 60 W) sotto il controllo del punto più caldo della scheda a meno di 100° C. Nel caso in cui si desideri una maggiore potenza di uscita, si consiglia di eseguire il ridimensionamento del design del PCB con piani di rame più spessi (>2 oz) per gli strati superiore e inferiore e di mantenere uno spazio sufficiente tra i componenti di dissipazione del calore (interruttori FET). Questa scheda è progettata per adattarsi a un'applicazione che ha uno spazio limitato, riflettendo la domanda dei clienti per le porte di ricarica nelle aree delle cabine automobilistiche.
Convertitore CC-CC
NCV81599 viene utilizzato come controller del convertitore da CC a CC con NVTFS5C460NL e NVTFS5C471NL per interruttori FET rispettivamente per modalità Buck e Boost. Induttore di potenza
(3.3 H, ETQP6M3R3YLC) è selezionato per pilotare la corrente di uscita fino a 5.0 A.
Nello stato Non collegato, FUSB15201 controlla
EN_1/EN_2 alla logica Bassa che mantiene lo stato di spegnimento dell'NCV81599 per ridurre al minimo il consumo di energia. In questo stato, NCV81599 non ha accessibilità al registro I2C. Tutto
i valori del registro in NCV81599 verranno ripristinati quando EN_x tornerà alla logica High.
Ciascun pin ADDR NCV81599 è impostato su un indirizzo slave I2C diverso.
Rilevamento della temperatura
Figura 3.
Gli NTC (RT1/RT2) sono inizialmente popolati vicino all'area in cui si trovano i FET in modalità boost hi-side (Q1 e Q3).
I dati di lettura della temperatura da questi punti indicano le temperature più calde sull'intera area della scheda. Se la temperatura ambiente è un problema maggiore rispetto all'interruttore FET, spopolare RT1 e RT2 e popolare RT3 (non popolato per impostazione predefinita). RT3 è posizionato al centro tra le due porte di Tipo-C e il valore di lettura della temperatura indicherà la temperatura ambiente della scheda tra queste due porte di Tipo-C.
Uscita VBUS Current Sense
Senso attuale ampNel circuito per la misurazione della corrente VBUS filtrata sono presenti degli alimentatori (NCV213R) con 3 resistori di rilevamento. Il ampvolume lificatotage (x50) va a CSA_OUT_1/2 per la lettura dell'ADC. (3 m x 5.0 A x 50 = 750 mV a 5.0 A di carico)
Interconnessione J-Link
GPIO2/SWD è condiviso tra EN_2, che abilita NCV81599, e SWD per il debug o il download di J−Link. Un'opzione 3 a 0 tasti (R48) imposta la connessione su EN_2 per impostazione predefinita, quindi FUSB15201 può abilitare o disabilitare NCV81599. Quando si desidera connettersi all'interfaccia SWD utilizzando J−Link, spostare la connessione 0 su SWD, quindi riportare la connessione su EN_2 al termine del download del firmware.
Il firmware consente l'uso di SWD per la connessione a un debugger J−Link se R48 è configurato su SWD. Si noti che se un sink è collegato alla porta 2, il firmware disabiliterà SWD. Ingresso/Uscita Voltage Le misurazioni VBAT_F, VBUS_1_F e VBUS_2_F vengono indirizzate al punto di origine/carico come ingresso/uscita di rilevamento voltage. Questi possono essere usati per voltage misurazione con impatto minimo di voltage variazione dell'impedenza di traccia, che può essere utilizzata per le misurazioni dell'efficienza.
Supporto della porta di ricarica BC1.2 legacy
FUSB15201 è in grado di supportare una porta di ricarica legacy (Battery Charging 1.2 e voltage modalità divisore) attraverso un voltage/divisore resistore. Il circuito integrato utilizza pin HVDP/DM per imitare una porta di ricarica legacy. Questa scheda di valutazione utilizza il pin HVDP per il rilevamento dell'umidità e il pin HVDM per CSA (Current Sense Amplifier) monitoraggio per impostazione predefinita. Un resistore 0 esterno viene posizionato tra HVDP e HVDM per la configurazione DCP (Dedicated Charging Port).
- Configurazione per DCP con rilevamento dell'umidità su HVDP e monitor CSA su HVDM (impostazione predefinita):
♦ R1 (Porta A) e R3 (Porta B): non popolati
♦ R18 (Porta A) e R7 (Porta B): 100Ω (~200Ω
♦ R4 (Porta A) e R5 (Porta B): 0Ω - Configurazione per porta di ricarica BC1.2 (CDP/DCP) o voltage modalità divisore:
♦ R1 (Porta A) e R3 (Porta B): 0Ω
♦ R18 (Porta A) e R7 (Porta B): non popolati.
♦ R4 (Porta A) e R5 (Porta B): non popolati.
Grafico CC/VBUS su plug-in accessorio
Prestazioni termiche 120 W (60 W + 60 W)
Condizioni
- Termocamera: FLIR SC7000
- Temperatura ambiente: 22°C
- Alimentazione VBAT: 14 V / 15 A (limitata) da BK9202
VoltagLa caduta attraverso il cavo viene compensata nel punto di VBAT_IN - Contratto VBUS: 20 V / 3.0 A
- Caricatore a lavello
♦ Accessori per lavello: 2 schede di valutazione FUSB307B
♦ Caricatore elettronico: 2 x PLZ164WA (modalità corrente costante)
♦ la potenza di uscita viene misurata su VBUS1_F e VBUS2_F su FUSB15201 EVB dopo 5 minuti - Tempo di invecchiamento: > 1 ora dopo il pieno carico
Risultato
- Temperatura massima: 98.061°C (interruttore FET lato alto per modalità boost)
- Misurazione dell'efficienza: 94.55%
(Morcia / Pin = 117.58 W / 124.36 W)
♦ PVBATin: 124.36 W = 12.969 V x 9.5888 A
♦ PVBUS_A: 58.47 W = 19.46 V x 3.005 A
♦ PVBUS_B: 59.11 W = 19.68 V x 3.004 A
♦ PVBUS totale: 117.58 W = 58.47 W + 59.11 W
onsemi COLLEGAMENTI DISPOSITIVI
| Dispositivo | Descrizione |
| SZESD7241 | Diodo di protezione ESD a bassissima capacità |
| SZESD7361 | Diodo di protezione ESD |
| SZMM3Z18VT1G | Diodo Zener SOD-323 generico |
| NVTFS5C471NL | MOSFET di potenza a canale N generico u8FL DFN−5 |
| NVTFS5C460NL | MOSFET di potenza a canale N generico u8FL DFN−5 |
| NVMFS5A140PLZ | MOSFET di potenza a canale P generico SO8−FL DFN−5 |
| NCV213R | Monitoraggio corrente-shunt, voltage Uscita, deriva zero bidirezionale, guadagno = 50 V/V |
| FUSB15201 | Controller USB di tipo C e PD a doppia porta |
| NCV81599 | 4 Cambiare Buck-Boost |
| NCV8730BMTW500 | Regolatore LDO, 150 mA, ingresso 38 V max, 1 A IQ, con PG Automotive |
Altri riferimenti
FUSB15201 Guida alla programmazione flash UM70056/D.
FUSB15201+NCV81599
DOPPIA PORTA USB−PD
(SETTORE AUTOMOBILISTICO)
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Documenti / Risorse
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