Что такое usb-триггер

Обновлено: 06.07.2024

USB-PD — довольно крутая часть USB-C — множество напряжений и мощностей на выбор означают совместимость с огромным количеством устройств, а для блоков питания, поддерживающих программируемый источник питания (PPS) в PD3.0, есть являются большими преимуществами зарядки аккумуляторов таких устройств, как сотовые телефоны (заряжайте аккумулятор быстрее и с меньшим выделением тепла, продлевая срок службы!)

Для любителя использование PD может оказаться непростой задачей, поскольку для этого требуется как программное, так и аппаратное техническое ноу-хау в форме согласования PD с выделенным чипом PHY для управления переключением питания. К счастью, существует несколько специализированных одноцелевых устройств «PD Trigger», которые позволяют исключить эту часть уравнения для некоторых проектов.

Есть два устройства «PD Trigger», которые, кажется, легко купить на Amazon и ebay: ZY12PDN и ZYPDS, оба, по-видимому, от YZX Studio. Прежде чем я перейду к ним, давайте быстро рассмотрим, как вообще создается приемник PD.

Приемник PD состоит как минимум из 3 блоков: восходящего порта USB-C (порт подключается к кабелю, подключенному к какому-либо хост-устройству), USB PD PHY для связи с другой стороной и согласования мощность и нагрузка.

Теоретически, чтобы соответствовать спецификации PD, устройство также должно иметь мощный полевой МОП-транзистор для отключения нагрузки до тех пор, пока не будет заключен соответствующий контракт на питание. Это связано с тем, что напряжение VBUS будет равно 5 В при первом подключении устройства для питания PD PHY, и на этом этапе нагрузка может быть склонна запускаться и потреблять слишком много энергии. Точно так же возможно, что неисправный источник частичного разряда обеспечивает напряжение до 20 В уже при первом подключении устройства, и, возможно, потребуется защитить от этого нагрузку. На практике, если нагрузка ОБА 1) не потребляет слишком много энергии при напряжении 5 В и 2) не подвергается воздействию напряжения до 20 В, устройство пройдет «дымовой тест» без выключателя питания.

Наконец, вполне вероятно, хотя и не обязательно, что потребуется какой-то интеллектуальный надзор для принятия решений о контрактах на электроэнергию и включение нисходящей нагрузки только в том случае, если произойдет подходящее согласование и будет доступно достаточное количество энергии в нужное время. напряжение.

Я упоминаю все это в качестве предыстории, чтобы описать конструкцию и работу этих двух дешевых триггеров, а также третьего, более «профессионального» варианта под названием PD Buddy Sink от Клары Хоббс, который лучше соответствует тому типу решения, которое вам нужно. d помещается в производственное устройство (а также обеспечивает хорошую платформу разработки для тестирования такой конструкции приемника PD).

Устройство	ZYPDS	ZY12PDN	Приемник PD
Реализованы блоки	Порт, PHY	Порт, PHY, Супервизор	Порт, PHY, Супервизор, коммутатор

ZYPDS

ZYPDS — это самый простой возможный вариант: это полностью одночиповое решение, построенное на базе китайского PD PHY под названием IP2721 от Injoinic Technology. Техническое описание только на китайском языке, но достаточно легко понять, что происходит. Этот PHY будет заключать контракт на наивысшую мощность, доступную при напряжении, установленном выводом SEL, ~~или вообще ничего~~, или контракт на максимальное напряжение, которое поддерживает источник (спасибо Брайану внизу в комментариях). за эту поправку!). Он поддерживает внешний коммутатор NMOS VBUS (предположительно со встроенным зарядным насосом драйвера затвора), но ZYPDS его не реализует. Один вариант чипа позволяет выбрать 20, 15 или 5 В, если SEL=High, High-Z или GND соответственно, а другой вариант предлагает выбор 12/9/5.

Это может быть хороший чип для интеграции в дешевый продукт с очень простыми требованиями, но только если вы действительно сможете его найти: вам, вероятно, нужно знать кого-то в Шэньчжэне, так как я не смог найти его на LCSC, Taobao, Alibaba, ebay или любой из обычных подозреваемых.

ZY12PDN

В этом триггере используется STM32F0, PD PHY (похоже на FUSB302, но я не могу понять, совпадают ли маркировки на упаковке на самом деле — возможно, это просто аналогичная подделка), кнопка и RGB-светодиод 2020, чтобы дать вам полный набор функций PD. Он также включает в себя линейный регулятор для светодиода и микроконтроллер. Обратите внимание, что он по-прежнему не включает переключатель нагрузки. Ваша нагрузка будет видеть 5 В, пока не будет заключен контракт, или, возможно, больше, если есть неисправность в восходящем направлении. Если правда, что PHY ЯВЛЯЕТСЯ FUSB302, то это вполне может быть хорошей платформой для разработки вашего собственного приемника PD. Похоже, что в нижней части платы расположены контактные площадки SWIM для программирования с помощью ST-Link, и в наши дни для STM32 существует множество вариантов фреймворка, включая Arduino, для которого также доступны библиотеки FUSB302.

ZY12PDN предлагает гораздо больше функций, чем ZYPDS, но инструкции в лучшем случае сложны в родном «переводчике Google». Правильная английская версия приведена ниже в этом посте.

Приятель PD

Раковина PD Buddy Sink является наиболее полной реализацией из всех упомянутых здесь и, вероятно, является лучшей отправной точкой для начала вашего собственного исследования дизайна. Он очень похож на ZY12PDN по топологии, но включает переключатель нагрузки, все навороты эталонного дизайна и превосходную документацию от начала до конца.

Теоретически FUSB302 предлагает поддержку двух ролей, поэтому вы можете использовать эту плату для создания источника PD, если это то, что вам нужно. На практике я думаю, что это невозможно без доработки, потому что переключение направления тока приведет к обратному смещению переключателя нагрузки, и вы можете столкнуться с проблемами. Как минимум, это не будет работать правильно.

Инструкции ZY12PDN (на английском языке)

Выбираемый режим (по умолчанию)

По умолчанию устройство поставляется в режиме, в котором нажатие кнопки циклически переключает напряжение частичного разряда. Красный светодиод указывает на выбираемый режим и наличие 5 В. Нажатие кнопки позволяет перейти к следующему доступному напряжению частичного разряда. Цвета обозначают:

Красный; Выбираемый режим, наличие 5 В
Желтый: 9 В.
Зеленый: 12 В.
Ледяной/бирюзовый: 15 В.
Синий: 20 В.

Программирование/Фиксированный режим

Чтобы войти в режим программирования: при отключенном устройстве нажмите и удерживайте кнопку при подключении. Когда вы это сделаете, светодиодный индикатор будет быстро мигать, показывая, что вы находитесь в режиме программирования. Как только вы отпустите, светодиод станет красным, а на выходе будет 5 В. Нажмите кнопку, чтобы выбрать предпочитаемый фиксированный режим. Пока вы выбираете, выход останется на уровне 5В. Нажмите несколько раз, чтобы выбрать режим:

Красный: выбираемый режим, присутствует 5 В.
Желтый: 9 В.
Зеленый: 12 В.
Ледяной/бирюзовый: 15 В.
Синий: 20 В.
Фиолетовый: самый высокий из доступных. В этом режиме триггер выберет профиль максимальной мощности, заявленный зарядным устройством.
Белый: автоматический цикл. В этом режиме триггер циклически перебирает доступные профили. Это как если бы вы подключили триггер в режиме выбора и нажимали кнопку один раз в секунду в течение неопределенного времени. Думаю, это полезно для тестирования расходных материалов, но, скорее всего, просто опасно.

ПРИМЕЧАНИЕ. Фиксированного режима 5 В НЕТ. Я полагаю, это имеет смысл — если вам нужно только 5 В, вы должны просто использовать тупой порт USB-C и подключить резистор 5,1 кОм к земле на каждом из двух контактов CC (5,1 кОм Rd на выводе CC «вверх по течению»). Порт (UFP)» означает «Я устаревший приемник». Это не гарантирует вам какой-либо конкретный ток, но он даст вам 5 В от любого USB-порта.) Забавная история, Raspberry Pi 4 не делает это правильно. с двумя отдельными резисторами, поэтому, если вы используете зарядное устройство PD и кабель с электронной маркировкой (сильный ток), вы получите буксы.

ВАЖНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ!

Этот триггер всегда сначала выдает 5 В, а ЗАТЕМ любое напряжение, на которое он настроен, в два шага.

USB-C интересен тем, что, поскольку вы можете подключить устройство с питанием в любом направлении, выходной порт, который подает питание, оставляет VBUS на 0 В, чтобы избежать конфликта, когда вы подключаете что-то, что уже запитано. Однако, когда вы подключаете устройство, оно получает 5 В, даже если это устройство PD, которому необходимо согласовать большую мощность. Устройство, в данном случае триггер, может делать с этим то, что может.

Для многих приложений это не будет большой проблемой. Для моего приложения это может быть, а может и не быть. Я намерен использовать это устройство для питания паяльника TS100. В случае дефолта 5В потом 20В железо должно быть в порядке. В конце концов, он будет работать от 5 В, но очень плохо. когда Вин вдруг становится 20, ему все равно.

С другой стороны, утюг ведет себя как простое резистивное устройство, а это означает, что вы получаете гораздо большую мощность наконечника при более высоком входном напряжении. Он рассчитан на 65 Вт при 24 В и 2,7 А. Это подразумевает сопротивление нагревателя наконечника ~8,8 Ом. Следовательно, при питании 20 В это будет утюг мощностью 45 Вт.20 Вт — это много, чтобы упустить, но мне все равно хотелось бы питание USB-C, так почему бы мне не поставить повышающий преобразователь, чтобы повысить [защищенную электронную почту] до [защищенную электронную почту]? (На самом деле, 3,25 А — это слишком много для очень распространенных источников питания USB-C мощностью 60 Вт, поэтому я немного уменьшу его и увеличу [email protected] до [email protected], минус немного от 23 В, чтобы оставить запас по эффективности преобразователя.)

С этим встроенным повышающим преобразователем представьте себе сценарий, когда железо потребляет свои 60 Вт, но входное напряжение составляет 5 В, поэтому преобразователь пытается повысить 5 В до 23 В при 60 Вт. Там могло случиться что-то плохое. На практике это, вероятно, редкость: при первоначальном подключении железо будет потреблять всего несколько мА, поэтому преобразователь должен без проблем повысить напряжение с 5 В до 23 В при такой низкой мощности. Или вне зоны действия и просто не включается — тоже без проблем. Но в крайнем случае последовательность 5 В, затем 20 В может стать проблемой.

Интересно, что в процессе испытания этого триггера с источником питания и мультиметром я обнаружил, что мое настенное зарядное устройство Monoprice Obsidian Speed Plus USB полностью разряжено через год и при минимальном использовании. Мне было интересно, что происходит на мультиметре, поэтому я достал тестер ЧР. Разумеется, зарядное устройство выдает режим:фактическое значение 5В:4В, 9В:7В, 12В:9В, 15В:11В, независимо от нагрузки. Так что эта штука ненадежная, возможно опасная и определенно бесит. Поскольку с момента покупки прошло более 1 года, гарантия на него закончилась, и он находится в моей мусорной корзине. Грустное лицо 🙁

Читайте также: