Vitamin C fürs Laden Übergang auf USB-C ermöglicht Power Delivery

USB-C in Fahrzeuge integrieren

Der FUSB302B von ON Semiconductor ist ein vollständig AEC-Q100-qualifizierter, programmierbarer USB-C-Controller mit PD-Funktion, der einen BMC-Client für den Konfigurationskanal mit voller Unterstützung für USB-C PD 2.0 v1.1 enthält. Mithilfe des CC lässt sich damit erkennen, wann ein Gerät an- oder abgeschlossen wird, welche Stromfestigkeit ein Host oder Gerät aufweist, ob ein Kabel vorhanden und aktiv ist sowie welcher Modus ausgewählt werden soll, beispielsweise Audioadapter oder Debug-Zubehörmodus. Bild 1 zeigt ein Blockdiagramm einer typischen Anwendung.

Es zeigt die I2C-Schnittstelle zwischen Controller und Host-Prozessor, wobei der FUSB302B keinen eigenen Prozessor enthält. Das ist ein wichtiges Merkmal des Bausteins, weil der zusätzliche Strombedarf eines integrierten Prozessors vermieden wird und die Firmware in einem anderen Prozessor im System untergebracht ist. Damit ergibt sich ein wesentlich einfacherer Upgrade-Pfad, sobald die USB-Spezifikation überarbeitet wird. Bild 2 beinhaltet ein detaillierteres Beispiel. Der FUSB302T, die Stromquellen-Variante des FUSB302B, kann als Teil eines Gesamtsystems zum Einsatz kommen, wenn USB-C in eine Automotive-Anwendung implementiert wird.

Bilder: 4

USB-C in Fahrzeugen, Bilder 1-3

USB-C in Fahrzeugen, Bilder 1-3

Der FUSB302B verfügt über einen CC-Switch, über den der Baustein erkennt, ob er als Host, Device oder als Dual-Role-Port eine Verbindung herstellt. Die Verwaltung erfolgt über mehrere Komparatoren und einen programmierbaren D/A-Regler, der durch Software auf dem Host-Prozessor gesteuert wird (Bild 3).

Durch die Implementierung eines Thin-BMC-Clients, der die BMC-PHY und Paket-FIFOs beinhaltet, ist der Host-Prozessor in der Lage, Pakete über die I2C-Schnittstelle zu senden und zu empfangen. Damit sind alle Funktionen des USB BMC PD per Software zugänglich, indem sie über Token in die FIFOs des FUSB302B gelesen und geschrieben werden. Die Token sind flexibel und unterstützen alle Funktionen der USB-PD-Spezifikation, einschließlich der schnellen Paketverarbeitung durch Burst-Schreiben in den FIFO.

Jedes gültige Paket, das über den CC empfangen wird, wird im FIFO gespeichert. Der BMC-Empfänger erfasst die Aktivität des CC und aktiviert den internen Oszillator. Nach der Erkennung sorgen spezielle Interrupts dafür, dass der Host-Prozessor darauf aufmerksam gemacht wird, dass ein gültiges Paket empfangen wurde. Bild 4 beschreibt das Blockdiagramm der USB-BMC-PD-Blöcke.

Flexibilität sorgt für langfristige Lösung

Weil der USB-Controller fast vollständig über Firmware auf einem Host-Prozessor Software-definiert ist, bietet er Automotive-Herstellern eine langfristige Lösung für die Umsetzung der PD-Funktion über USB-C, die bereits den aktuellen Standards entspricht (USB Power Delivery Revision 3.0 v1.1). Hinzu kommt die Flexibilität, zukünftige Versionen der Spezifikation durch ein einfaches Firmware-Update auf dem Host-Prozessor durchzuführen.

Das Design des FUSB302B wurde optimiert, um hohe Leistungsfähigkeit mit geringem Stromverbrauch zu kombinieren, was durch Software-Konfiguration möglich ist. Durch die Wahl eines Software-konfigurierbaren Formats erübrigt sich ein weiterer eingebauter Prozessor, der Ressourcen verbrauchen würde. Außerdem erhöht sich die Flexibilität, weil sich dessen Funktion über einen Host-Prozessor definieren lässt. Automotive-Herstellern steht damit ein Migrationspfad zur Verfügung, um USB-PD über USB-A/B und schließlich USB-C umzusetzen, ohne dabei den USB-Controller auszutauschen.

 

Der Autor

 

 

Pete Chadbourne

ist Senior Product Line Manager bei On Semiconductor, verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung im Halbleiterbereich und hat sich in den vergangenen zehn Jahren auf USB-Schnittstellen-ICs konzentriert. Chadbourne hatte Positionen in der Anwendungstechnik, im strategischen Marketing und jetzt im Product Line Management inne. Bei On Semiconductor unterstützt er derzeit ein vielfältiges Angebot an USB-C/-PD-Bausteinen.