USB
Die Entwicklungen nehmen kein Ende
Es gibt diverse Marktforschungsunternehmen, die dem USB-Markt auch in den nächsten Jahren ein durchaus attraktives Wachstum prognostizieren. Das liegt auch daran, dass USB stetig weiterentwickelt wird – USB4 ist ein Beispiel.
Die Spezifikationen für USB4 Version 2.0 wurden im Oktober 2022 veröffentlicht. Wo sehen die Experten die größten Unterschiede zu USB 3.2 und welche Vorteile sind damit für den Endanwender verbunden?
Analog Devices
»Analog Devices fokussiert sich in erster Linie auf USB-C im Bereich höherer Leistungen und höhere Flexibilität. Unserer Meinung nach sind die größten Absatzmärkte für USB-C sicherlich im Consumer-Segment angesiedelt«, erklärt Frederik Dostal, Business Development Manager und Experte für Power-Management bei Analog Devices.
Die USB-PD-Spezifikation Revision 3.1 zeichnet sich durch drei wichtige Neuerungen aus. Dazu zählen 48 V/240 W, drei zusätzliche Festspannungen und ein einstellbarer Spannungsmodus. Worin liegen die größten Vorteile für den Endanwender, die mit USB-PD 3.1 verbunden sind? »Der größte Vorteil ist die hohe mögliche übertragbare Leistung. Darüber hinaus kann durch die Nutzung der USB-C-Anschlüsse ein Ladestecker in beiden Richtungen eingesteckt werden«, so Dostal weiter.
Geht es um das Design von Ladeschaltungen nach dem USB-PD-3.1-Standard, sind seiner Meinung nach mehr Intelligenz zur CC-Detektion erforderlich als bei einem herkömmlichen Betrieb über BC1.2. Dostal weiter: »Das erfordert einen höheren Hardware- und Software-, sprich Firmware-Aufwand.«
Das jüngste USB-Produkt aus dem Hause Analog Devices ist der MAX25460, ein »1,5-A-Automotive-Step-Down-Converter mit USB-Protection/Host-Charger-Adapter-Emulator«, der Ende Juni 2023 vorgestellt wurde. Davon abgesehen hat Analog Devices in den letzten beiden Jahren acht neue Produkte im USB-Bereich herausgebracht. Aus der Sicht von Dostal bestehen die Vorteile der ADI-Produkte in der einfachen Handhabbarkeit, sprich: es ist ein leichtes Design mit diesen Produkten möglich. »Dazu kommt natürlich auch, dass wir mit unseren Komponenten spezifische technische Problem lösen. Bei USB-Produkten geht es dabei häufig um die Integration von zusätzlichen Funktionen wie einem Buck-Spannungswandler, wie das z. B. beim MAX77789 der Fall ist, oder auch um die Integration von Batterieladefunktionen, Fuel-Gauge und andere, erweiterte Funktionalität«, so Dostal weiter.
Microchip Technology
Aus der Sicht von David Sroka, Strategic Marketing Manager der USB & Networking Business Unit von Microchip Technology, liegen die Stärken von USB4 in der Fähigkeit, mehrere Protokolle mit hoher Bandbreite wie DisplayPort, PCIe, USB über dieselbe Verbindung mit deterministischen Datenflüssen zu verarbeiten. Sroka: »Infolgedessen bietet USB4 eine extrem breite Datenanbindung von 20 bis 40Gbit/s vom zentralen Rechensystem zu benachbarten Systemen.«
Diese Leistung ist seiner Meinung nach im PC-Bereich beispielsweise für das Andocken und für Systeme mit mehreren Bildschirmen nützlich. Und: »Diese Übertragungsrate könnte auch im Automobilsegment für autonome Fahrzeuge Anwendung finden.« Mit den neu veröffentlichten Spezifikationen könne die USB4-Bandbreite nun auf 120 Gbit/s erhöht werden, was Systementwicklern die Sicherheit geben sollte, die für Echtzeitanwendungen erforderliche Systemleistung zu erreichen.
STMicroelectronics
Laut Werner Neumann, Senior Manager im Technical Marketing Analog, MEMS and Sensors bei STMicroelectronics, bestehen die wichtigsten Unterschiede zwischen USB4 und USB 3.2 in folgenden Punkten:
- Höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten – USB4 Version 2.0 unterstützt maximale Datenübertragungsgeschwindigkeiten von 40 Gbit/s, doppelt so schnell wie USB 3.2 mit seinen 20 Gbit/s.
- Verbesserte Video- und Anzeigefunktionen: USB4 Version 2.0 beinhaltet DisplayPort 2.0, was höhere Auflösungen, Bildwiederholraten und Multi-Display-Konfigurationen ermöglicht.
- Konnektivität über ein einziges Kabel: USB4 Version 2.0 unterstützt mehrere Protokolle über ein einziges USB-Typ-C-Kabel und ermöglicht die gleichzeitige Übertragung von Daten, Video und Strom.
Das hat diverse Vorteile für den Endbenutzer, einschließlich einer schnelleren Dateiübertragung (schnelleres Kopieren und Übertragen von großen Dateien), einem besseren Anzeigeerlebnis und einer vereinfachten Konnektivität – dabei geht es um die Fähigkeit, mehrere Protokolle über ein einziges Kabel zu verarbeiten; das vereinfacht die Benutzererfahrung, da weniger Kabel und Anschlüsse benötigt werden.
Neumann weiter: »Bei der Entwicklung sollten die Kompatibilität mit älteren USB-PD-Versionen und ein angemessenes Leistungsmanagement berücksichtigt werden, um ein sicheres und effizientes Aufladen zu gewährleisten. Der Betrieb mit über 100 W bei höherer Spannung hat Auswirkungen auf die Sicherheit, die bei der Anwendung und dem IC-Design berücksichtigt werden müssen.«
Was sind die jüngsten Entwicklungen, die STMicroelectronics im Bereich USB auf den Markt gebracht hat? In diesem Zusammenhang verweist Neumann auf die Einführung des REF_STUSB140W (Senke) und des ST-ONEHP (Quelle) als Teil des USB-PD-Referenzdesigns von STMicroelectronics.
Aus seiner Sicht sind folgende Parameter die wichtigsten Alleinstellungsmerkmale:
- Zertifiziert von der USB-IF für eine Leistung von bis zu 140 W (28 V@5 A)
- USB-PD-3.1-konform mit Unterstützung für Extended Power-Range (EPR)
- Nahtlose USB-PD-Integration: Das Sink-Referenzdesign bietet Entwicklern ein effiziente und kostengünstiges Angebot für eine nahtlose USB-PD-Integration
- Universelles Laden: Die neuen USB-Produkte ermöglichen es einem größeren Bereich von Anwendungen, einen USB-C-Stecker zu verwenden, der das Aufladen über einen universellen Wechsel-/Gleichstromadapter ermöglicht.
- Hohe Leistungsdichte: Der digitale Controller ST-ONEHP in Verbindung mit der MasterGaN1-Leistungsstufe von ST ermöglicht Ladegeräte mit einer hohen Leistungsdichte von mehr als 25 W/inch3 mit einer Ausgangsleistung von 140 W und einem Spitzenwirkungsgrad von 94 Prozent.
Neumann weiter: »Die ST-Lösungen gehören zu den ersten zertifizierten Designs und basieren auf aktiven Beiträgen zur USB-PD-3.1-Spezifikation.«
- Die Entwicklungen nehmen kein Ende
- Infineon Technologies
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