Como conveniente para cobrar branco, são engenheiros nos bastidores muitas maneiras. De frente para o futuro, não suporta a interface auto USBType-C, não compre.
Com a popularidade generalizada de dispositivos eletrônicos portáteis, enquanto os usuários de condução para carregar seus dispositivos se tornam cada vez mais frequentes. recurso alimentado por USB permite carregar o dispositivo extremamente conveniente. Alta taxa de dados USB também permite que uma nova geração de sistemas de infotainment suportar uma variedade de on-board recursos como reprodução de áudio, tela e compartilhamento de aplicativos e conexões de dados, e assim por diante.
interface tradicional USB tipo A tem sido amplamente utilizado em fabricantes de automóveis OEM de vários modelos, a capacidade de fornecimento de energia de até 7,5 W (tensão 5V, corrente máxima de 1.5A). Com interface USB Type-C para a rápida propagação no PC, telefones inteligentes e outros dispositivos eletrônicos portáteis, interfaces USB tipo A estão sendo rapidamente eliminados. USB mercado de semicondutores tipo C é esperado embarques em 2022 será superior a 900 milhões (Fonte: Gartner 2018 relatório Nian e estimativa Cypress).
Em comparação com as interfaces de Tipo-A USB, USB estrutura de interface Tipo-C mais compacto, com ligação comum, tomada positivo e negativo, a ficha do cabo sem restrições direccionais (extremidades do cabo conector tipo-C são idênticos). Além disso, pode aumentar significativamente o poder de até 100W (tensão de 20V, 5A corrente máxima) de saída. Devido a ser capaz de fornecer muito maior do que 7.5W de potência, pode atingir os novos modelos de uso muito atraente, carregamento rápido, você pode carregar o carro, aumentando dispositivos ativos, tais como tablet PCs, laptops e até mesmo de barbear elétrico faca (ver Fig. 1).
A Figura 1 e a potência de carga necessária para satisfazer os requisitos da especificação USB para uma variedade de dispositivos.
Para interface USB Type-C a uma nova geração de capacidade de fornecimento de energia do veículo implantado, envolve muito mais do que aumentar a tensão porta de fornecimento e tão simples atual, que exige uma abordagem de design é diferente com em nível de item e porta produto USB consumidor . Neste artigo, vamos explorar como usar USB no veículo, PD controlador (Power Delivery) USB tipo C e deve ter a função, os principais fatores que afetam a interoperabilidade, e design de USB Type-C deve ser considerada.
Power Delivery ( poder consultivo ) Beauty
O ritmo do nosso tempo continua a aumentar, precisamos de mais rápido e com mais frequência para cobrar nossos dispositivos. Se você tem uma capacidade de oferta de 100W de potência, será capaz de carregar totalmente laptops e telefones celulares dentro de aproximadamente 15 minutos.
Melhorar a capacidade de fornecimento de energia é a chave para o carro USB. Embora os usuários podem usar o Tipo-A transferência adaptador USB-C para carregar novo telefone através da porta velha do carro, mas isso não tirar pleno partido da interface USB Type-C. Uma nova geração de telefones móveis com uma interface USB tipo C, embora com capacidade de carga rápida, mas sujeito à capacidade de fornecimento de energia de interface Tipo-A USB 7.5W. Obviamente, o poder total será a satisfação do cliente e vantagem diferencial veículo desempenha um papel importante.
Em geral, os fabricantes OEM automotivo não fornecem potência total de 100W de energia para cada porta USB Type-C a bordo. A fim de não afetar gravemente a confiabilidade da premissa ou o tempo de carregamento, custos mais baixos podem ser compartilhados entre uma pluralidade de 100W portas de energia elétrica para o chamado compartilhamento de carga dinâmica. No caso em que a potência total de 100 W, com firmware apropriado, quando um segundo dispositivo é inserido, o controlador PD pode atribuição inteligente USB, poder irá reduzir uma porta USB Tipo-C a 60 W, e o segundo inserto o aparelho pode ser obtido a 40W (ver Fig. 2).
A FIG 2. é uma redução de custo, pode ser partilhada entre uma pluralidade de portas de fornecimento de energia 100 W, isto é, uma chamada de partilha de carga dinâmica. A) um único dispositivo para uma potência de 100W de carregamento; B), após a segunda porção é inserido no dispositivo, dois dispositivos podem compartilhar porta de alimentação é fornecida.
controladores USB tipo C e PD
Para processo USB protocolo complexidade Power Delivery (PD) Tipo-C e, de um controlador PD é integrado com um DP lógica microprocessador incorporado. Tipicamente, o firmware microprocessador fornecido pelo fabricante do processador, seja um ficheiro que, gerada directamente pelo ambiente de desenvolvimento.
Automotive OEM fabricantes para fornecer uma solução altamente confiável no longo ciclo de vida do veículo, via certificação USB é apenas o requisito mínimo. O controlador deve ser maduros suportes pilha de software, e por meio de testes de mercado, de modo a garantir a confiabilidade do subsistema USB. Além disso, a interoperabilidade também é muito necessário. Porque os dispositivos compatíveis com duas portas USB podem não ser capazes de trabalhar juntos.
Interoperabilidade desempenha no papel importante em aplicações automotivas, a interoperabilidade é pobre, resultando em uma satisfação do usuário impacto negativo. porta USB tornou-se uma das principais características do carro, a partir da carga, música streaming para interação smartphones, mais e mais funções usando a porta USB. Ao comprar um carro, as pessoas às vezes são mais preocupados com a possibilidade de se conectar facilmente seu telefone e tocar música, em vez de quão bem o motor está funcionando.
Longa vida do carro, eles não só no mercado hoje com quase todos os tipos de telefones inteligentes, tablet PCs e notebooks interoperar, mas também nos próximos anos com a introdução de dispositivos eletrônicos interoperar. Tendo em conta os telefones inteligentes gerais substituído a cada dois anos, a interoperabilidade se torna mais importante.
Além disso, como muitos como padrão, PD USB padrão de desenvolvimento irá evoluir ao longo do tempo. Por exemplo, os atuais suportes padrão inclui uma fonte de alimentação programável (PPS) e função Power Delivery 3.0 Quick Charge (QC) 4.0. Se qualquer uma dessas especificações uma mudança de especificação (na verdade normas tipo C e normas USB PD tem sido em fluxo), o carro pode não ser totalmente compatível com o novo equipamento no mercado.
Alta confiabilidade, interoperabilidade, a única maneira é usar um controlador USB programável. Use o controlador programável ajuda a atualizar a pilha de protocolos PD USB, de modo que possa interoperar com equipamentos de última geração. Porque há tantos componentes do carro precisa executar o software, drivers de hábito que a atualização de software para os proprietários é transparente. Porque quando um carro para manutenção, pessoal técnico geralmente começa a atualização do firmware.
Embora o controlador tem um processador embutido, mas não tem necessariamente de programação. Com o controlador USB de função fixa, por exemplo, não requer programação, vendas e preços mais baixos. Como alternativa o controlador pode ser configurado, para proporcionar um número limitado de opções de configuração pré-programado.
controlador de função fixa com um controlador de configuração é adequada para dispositivos electrónicos de consumo (tal como ratinho) USB aplicações. Tais aplicações da vida produto mais apenas alguns anos, e produtos interativos como a interoperabilidade simples (como PC e laptop) e um número limitado de tipos bem definidos e vários de equipamentos.
Desde o controlador programável permite que os desenvolvedores para USB funções completas do controlador, para fornecer a melhor experiência para os casos de uso interoperabilidade e vários dispositivos. Por feedback, o controlador ajusta dinamicamente si e configurações de calibragem, para otimizar o desempenho de um dispositivo em particular. Além disso, quando a introdução de um novo problemas padrão ou imprevistos, por meio de uma atualização de firmware, o controlador USB é suficiente flexível para abordar estas questões. Isso ajuda a fabricantes OEM automotivos para garantir a interoperabilidade, qualidade e confiabilidade ao longo da vida do veículo.
Vale ressaltar que, dar a desempenhar plenamente a função deste controlador não exigem que os desenvolvedores programa diretamente para o controlador. Os desenvolvedores que usam ferramentas de desenvolvimento avançados, será capaz de definir os vários modos de operação do controlador. Então, ferramentas de desenvolvimento de gerar automaticamente o firmware correto. Essas ferramentas também simplificar o processo de actualização do controlador.
Além disso, alguns fabricante do controlador USB também é responsável por gerenciar a interoperabilidade dos novos dispositivos USB fornecem atualização de firmware com porta USB-C para o carro para lidar com as mudanças de especificação. fabricantes Automotive OEM não há arranjos necessidade especiais recursos de engenharia a partir da linha nesta área.
controlador USB Car diferente das mercadorias padronizadas. Basta pensar, se um mouse USB pára de funcionar, ele pode ser substituído por menos de US $ 10. Mas se a porta USB on-board pára de funcionar, você precisa recuperar reparos em garantia caros. Por isso, os controladores USB on-board deve atender aos padrões mais elevados. Deve render muito mais elevado do que os produtos de consumo. dispositivos electrónicos para aplicações automotivas deve ser capaz de suportar altas temperaturas de operação. período de garantia muito mais tempo que o normal componentes automotivos e produtos eletrônicos de consumo. Por exemplo, o período de garantia para o controlador consumidor pode ser muito curto, e as exigências do OEM período de garantia fabricantes de automóveis e mais de 10 anos.
disponibilidade de classe veículo de apoio de cinco regulamentos técnicos
O projeto tem uma maior capacidade de fornecimento de energia subsistema USB Type-C Um dos principais desafios é a potência necessária sobretensão, sobrecarga, curto-circuito e o nível de proteção ESD eo motorista portão de alta tensão. Também precisamos de uma compensação do cabo, a fim de proteger a qualidade do sinal do sinal através de um teleférico longa. O espaço interior de um automóvel é frequentemente muito apertado, e, muitas vezes, em condições ambientais adversas, de modo a conseguir um funcionamento fiável, também necessário adicionar um controlo de temperatura, controlo de potência, para evitar o sobreaquecimento e dano. Além disso, a transição para USB tipo C em, fabricantes OEM precisa suporte legado USB equipamentos Tipo-A.
Proteção do circuito: Na porta USB no ambiente real, USB necessidade circuito elétrico para se proteger contra uma série de eventos. O mais comum é a descarga electrostática (ESD). Por exemplo, os passageiros frente e para trás sobre as cadeiras de plástico de atrito ou carpete irá acumular uma carga electrostática. Se eles toque na porta USB exposto, poderia danificar o equipamento eletrônico sofisticado do carro, estes manutenção de equipamentos difíceis, altos custos de manutenção.
Para evitar ESD, o sistema precisa ser conectado ao escudo, pode assim energia com segurança se dissipar. Idealmente, o controlador deve ser integrada a proteção ESD. Tipicamente, 8 KV e 15 KV e descarga de contacto de protecção de descarga de ar dos controladores de protecção não será suficiente para danos devido a um evento de ESD. Também é possível instalar o diodo adicional de proteção ESD em um PCB, para aumentar ainda mais a proteção.
portas USB também devem precaver-se contra sobretensão acidental (OV) e condições de sobrecorrente (OC). Sobretensão e sobrecorrente muitas vezes ocorre durante o carregamento do dispositivo. Ao iniciar o carregamento, o sistema de alimentação e o dispositivo para ser consistente na corrente e voltagem. No entanto, se o sistema fornece uma tensão de erro ou de corrente, que é necessária para desencadear a protecção de sobretensão (OVP) ou protecção de sobrecarga de corrente (OCP) que pode proteger o dispositivo.
Além disso, proteção contra curto-circuito também é necessário. Quando o cabo é puxado segundo um ângulo, Vbus pino pode ser curto-circuito com um momento pino digital. Vbus tensão até 20V, e pino digital só pode suportar 5V, um curto-circuito, tal irá danificar porta associada. Em comparação com o tipo de porta-A, protecção de curto-circuito é ainda mais importante para a porta USB Tipo-C. Isto é porque, tipo C de porta 22 pinos inseridos num espaço mais compacto (para o Tipo-A e 9), aumentando assim a probabilidade de um curto-circuito de Vbus.
Idealmente, os controladores USB que devem ser integrados proteção contra curto-circuito. A proteção contra curto-circuito pode ser reinicializado, o controlador não será danificado quando este curto-circuito ocorre. Depois que o controlador pode ser reiniciado para restaurar a função de porta Tipo-C, este evento tornou-se um curto-circuito evento recuperável temporária, você não precisa de reparação veículos recordados acessível. Se a proteção de curto-circuito não integrado, o controlador pode ser destruído, causar sérios problemas.
de accionamento de porta de alta tensão: A fim de apoiar a compatibilidade com versões anteriores, a interface padrão de voltagem USB Type-C é 5V. Depois da tensão de alimentação é determinado, o controlador de ser necessário mudar a partir do 5V FET 20V FET, para suportar a fonte de energia mais elevada. Se a função não é integrado no controlador, que é necessário para conduzir o circuito externo do FET mais energia, de modo a fornecer uma tensão de 20V Vbus.
compensação do cabo: Por conveniência, porta USB no carro durante todo o layout pode ser, por exemplo, a caixa de armazenamento consola central entre o centro do banco traseiro e / ou porta-luvas. Não só para fornecimento de energia para a porta USB (por exemplo, função de dados), o controlador USB é também provável para o sistema de informação e entretenimento. A porta é ligada a uma caixa de armazenamento no sistema informativo pode assumir-se ao cabo USB 10 pés. O uso de um cabo longo tal pode causar uma grave queda, afetar adversamente a qualidade e confiabilidade do sinal.
A fim de manter a qualidade do sinal no cabo numa gama de funcionamento longo fiável, o controlador pode aplicar a compensação. Em termos simples, o firmware no controlador pode regular a tensão de saída para compensar o diferencial de pressão gerado cabo longo. Essa compensação pode assumir um valor fixo de acordo com o comprimento do cabo utilizado, o controlador pode também monitorizados periodicamente pelo sinal de recebido, o ajuste da compensação de quantidade de modificação, gota compensação dinâmica.
de controlo de temperatura ao longo de: Outro desafio usando USB Type-C é a forma de resolver o problema gerou uma grande quantidade de calor durante o carregamento até poder 100W. Superaquecimento pode causar uma série de problemas, incluindo incêndio e / ou danos ao equipamento a ser carregada. Perto dali, mais sensíveis ao calor componentes, tais como o sistema de infotainment equipamento eletrônico ou sistema de navegação, pode também ser adversamente afetados. dissipação de calor excessivo e pode até mesmo destruir a própria porta USB, sujeito a manutenção ou garantia caro.
Excesso de temperatura de controlo de potência é um método eficaz para evitar o sobreaquecimento. Um sensor térmico colocado no lado mais próximo dos componentes alertas de limite térmicos sensíveis ao controlador. O controlador então reduz o poder de carregamento. Após a potência reduzida, geração de calor reduzida, o sistema pode esfriar. Ao mesmo tempo, o dispositivo ligado ainda está em carga, mas a velocidade é reduzida. Esta função de segurança deve ser integrada no controlador de microprocessador e transparente para o usuário.
Apoiar portas Tipo-A USB tradicionais: Embora o novo dispositivo irá utilizar a interface USB Type-C, mas utilizando interface USB Tipo-A ainda é muitas bilhões. fabricantes Automotive OEM precisa fornecer portas do tipo A, suporte para esses dispositivos legados. Não tem a concepção dois subsistema USB separado, o controlador pode suportar uma porta Tipo-A e a porta convencional Tipo-C (ver Fig. 3). Tal controlador do sistema integrado, enquanto simplificando o projeto, minimizando o custo total BOM.
FIG 3 CCG3PA como o fornecido no controlador hbrido Cypress suporta Tipo-C porta Tipo-A e a porta, o utilizador tanto conector tipo-C e o dispositivo de porta de carregamento rápido, que pode ser conectado a uma porta de tipo A convencional e carregar o dispositivo.
A fim de assegurar a fiabilidade do fornecimento de energia, a necessidade de atingir todas as funções acima. Isso irá aumentar significativamente o USB tipo C e PD subsistema de ocupação de custo e espaço on-board. controladores USB para o mercado automotivo para integrar (ver Figura 4) Estas e outras características, para garantir que todos os componentes tenham atingido os requisitos regulamentares de carro, pode trabalhar bem em conjunto, reduzir custos, Design Simplifique. A redução do número de elementos de montagem necessários também podem reduzir os possíveis pontos de falha e melhorar a fiabilidade.
4. A FIG concebido para o controlador USB automóvel mercado Tipo-C, Cypress CCG3PA tal como se mostra aqui, mediante a integração dos componentes necessários para assegurar a alimentação de energia altamente fiável, para reduzir custos, concepção simplifica, mantendo ao mesmo tempo uma boa vida útil do veículo interoperabilidade.
Cypress é um fornecedor líder de idades tecnologia USB. fabricantes Automotive OEM para usar EZ-PD controlador USB-C CCG3PA, pode Power Delivery 3.0 e Quick Charge 4.0 fornece todos os benefícios aos seus clientes. CCG3PA Kit de Avaliação fornece suporte abrangente para adaptador de energia USB Type-C / carregador e tesouro carga design, incluindo a geração de firmware.
Com o PD USB está rapidamente se tornando um recurso padrão do carro, com uma nova geração de dispositivos portáteis podem interoperar-se crítica. necessidades de viaturas para a interface suporte USB Type-C. Tipo-A USB para atualizar a partir do USB Type-C também suporta carregamento rápido e outros novos recursos. A fim de manter a alta qualidade e interoperabilidade em todo o ciclo de vida do veículo, os designers precisam ser suficiente flexível para controladores programáveis, a fim de se adaptar a alterações nas especificações USB, e interoperável com produtos futuros baseados na nova especificação. Pelas funções-chave integrados no controlador, para fornecer proteção para os componentes eletrônicos internos, fabricante OEM para proteger tanto a confiabilidade, pode minimizar o custo do sistema.
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