USB Type-C® Power Delivery using STM32(6) - Recommendations

권장사항들

ESD/EOS protection devices for USB Type-C

전용 ESD 및 EOS 보호는 아래 처럼 사용할 수 있습니다.

• VBUS 전원 공급 신호

• D+/D-, TX/RX 초고속 및 고속 신호

• CC 통신 채널 신호

• SBU 측 대역 사용 신호

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참고: Alternate 모드가 지원되지 않는 경우 SBU가 열려 있을 수 있습니다. Alternate 모드가 지원되는 경우 4MΩ보다 우수한 저항을 추가하여 USB 안전 상태를 보장합니다.

자세한 내용은 섹션 1.2 및 www.st.com(Type-C 보호 검색)을 참조하십시오.

그림 17. Recommended protection devices

TVS는 VBUS의 전압(5V보다 높을 수 있음)에 따라 선택해야 합니다.

• 5 V VBUS용 ESDA7P120-1U1M

• 9 V VBUS용 ESDA13P70-1U1M

• 12 V VBUS용 ESDA15P60-1U1M

• 15 V VBUS용 ESDA17P50-1U1M

• 20 V VBUS용 ESDA25P35-1U1M

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Capacitors on CC lines

USB PD 사양은 200pF에서 600pF 범위의 CC 수신기(cReceiver) 커패시턴스를 허용합니다. 노이즈 필터링을 위해 Type-C 커넥터에 가까운 각 CC 라인에 추가 390pF +/- 10% 정전 용량을 추가해야 합니다. TCPP0x를 사용하는 경우 이러한 커패시터는 TCPP0x와 유형 C 커넥터 사이에 가능한 한 유형 C 커넥터에 가깝게 추가해야 합니다.

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TCPP01, TCPP02 and TCPP03 Type-C port protection devices

두 가지 Type-C 전원 공급 오류 모드가 있습니다.

• CC 라인에 VBUS 고전압 쇼트는 플러그를 뺐을 때 기계적 품질이 좋지 않은 커넥터로 발생됩니다. CC 라인에는 과전압 보호가 필요합니다. 이 예는 PD(Power delivery)을 사용하는 경우에만 나타납니다.

• 결함이 있는 충전기가 고전압에 고정되면 VBUS 라인이 손상됩니다. VBUS 라인에는 과전압 보호가 필요합니다. 이 예는 PD(Power Delivery)을 사용하지 않는 경우에도 발생할 수 있습니다. 전용 단일 TCPP01, TCPP02 또는 TCPP03 칩을 시스템 보호에 사용할 수 있습니다. 이 제품은 저전압 MCU 또는 USB Type-C 전력 공급을 수행하는 기타 컨트롤러를 보호하는 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다.

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Management

• 싱크 전원 보호를 위한 TCPP01-M12

• 소스 전원 보호를 위한 TCPP02-M18

• TCPP03-M20 - Dual role power 시나리오 보호.

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TCPP01-M12, TCPP02-M18 및 TCPP03-M20은 CC 라인에서 20V 단락-VBUS 과전압 및 IEC ESD 보호 기능을 제공할 뿐만 아니라 VBUS 라인용 NMOS 게이트 드라이버를 사용하여 프로그래밍 가능 과전압 보호 기능을 제공합니다. 또한 방전 된 배터리 관리를 통합하고 배터리 구동 장치의 경우 완전히 끌 수 있습니다. 오류 보고서도 생성됩니다.

TCPP02-M18 및 TCPP03-M20은 또한 듀얼 VBUS 게이트 드라이버와 듀얼 포트 애플리케이션을 위한 I2C 통신 인터페이스를 통합합니다.

TVS는 여전히 VBUS (ESDA25P35-1U1M)에 필요하며 최대 전압 만 고려됩니다. 자세한 내용은 TCPP01, TCPP02 및 TCPP03 데이터 시트 [3], [4] 및 [5]에 나와 있습니다.

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SNK or sink power applications

다음 그림에서는 USB Type-C 커넥터 VBUS 라인에서 모든 전원을 끌어오는 싱크 애플리케이션을 보여 줍니다.

그림 42. Entirely VBUS-powered sink

• FLT(오류)는 오픈 드레인 출력 핀입니다.

• DB/는 풀다운 TCPP 입력입니다. MCU 소프트웨어에서 관리하지 않는 경우 3.3V에 연결합니다.

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그림 43. Sink application with battery (PD3.0)

• FLT(오류)는 오픈 드레인 출력 핀입니다.

• DB/는 풀다운 TCPP 입력입니다. MCU 소프트웨어에서 관리하지 않는 경우 3.3V에 연결합니다.

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그림 44. 15 W sink application with battery

• FLT(FAULT)는 오픈 드레인 출력 핀으로, 연결되지 않은 경우 열린 상태로 둡니다.

• GPIO1이 Low 일 때, TCPP01-M12는 제로 전류 소비로 꺼집니다.

• GPIO1이 Low High일 때, TCPP01-M12가 켜지고 ADC1 또는 ADC2가 소스 공급 능력을 확인합니다.

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Dead battery(배터리 방전) 상태에서는 다음 순서가 적용됩니다.

1. TCPP01-M12는 CC1 및 CC2 라인에 DB 클램프(1.1V)를 제공합니다.

2. 소스는 클램프 존재를 감지하고 VBUS에 5V를 공급합니다.

3. N-MOSFET T1은 정상적으로 켜져 있고 전원 관리 블록에는 5V가 공급됩니다.

4. MCU가 깨어나고 GPIO1에 3.3V를 공급하여 TCPP01-M12를 깨웁니다.

5. TCPP01-M12는 ADC1 또는 ADC2가 R5 또는 R6의 전압으로 소스 핀 기능을 감지할 수 있도록 CC1 및 CC2 라인의 클램프를 해제합니다.

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DRP or dual-role power applications

그림 45는 전용 전력 관리를 이용한 DRP 애플리케이션을 나타냅니다.

그림 45. Battery DRP application example

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SRC or source power applications

그림 46은 전용 전력 관리를 사용하는 SRC 애플리케이션을 나타냅니다.

그림 46. SRC application using dedicated power management

Handling dead battery condition

TCPP01

TCPP01 소자의 경우, DB/(Dead-battery 저항 관리) 핀은 풀다운 액티브 Low TCPP01 입력입니다. DB/핀은 VCC에 연결하거나 MCU GPIO에 의해 구동될 수 있습니다.

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DB/ 입력이 Low-level 이면(접지에 연결되거나 개방된 상태로 유지되고 내장된 5kΩ 풀다운 저항을 통해 로우로 연결됨) Dead-battery 저항이 연결되고 CC 스위치가 열립니다(OFF 상태).

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DB/핀이 VCC에 연결되면 CC 핀의 DB 저항이 분리되고 CC 스위치가 닫힙니다(ON 상태).

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DB/ 사용 (싱크 응용 프로그램) :

• 시스템 전원을 켠 후 DB/ 핀을 낮게 유지해야 TCPP01의 DB Rd가 활성화됩니다.

• STM32 CC 핀에서 DB Rd가 활성화되면 DB/ 핀을 High로 설정해야 합니다.

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TCPP03

Dead Battery 관리는 칩에 통합되어 있습니다. TCPP03 데이터 시트의 전원 모드 장을 참조하십시오 [5].

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EMC considerations in USB HS cases

D+/D- 라인 활동으로 인한 Vbus의 잡음을 줄이기 위해 Type-C 커넥터에 가까운 Vbus와 GND 사이에 100pF 커패시터를 추가할 수 있습니다.

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Vbus inrush current considerations in Sink cases

Vbus의 돌입(Inrush) 전류를 제한하기 위해 TCPP01 게이트 핀에 연결된 전원 스위치 MOS의 드레인과 게이트 사이에 100pF 커패시터(애플리케이션 측의 추가 10µF 디커플링 커패시터마다)를 추가할 수 있습니다.

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Vbus overshoot considerations in Sink cases

Vbus의 오버슈트를 제한하기 위해 Type-C 커넥터에 가까운 Vbus와 GND 사이에 댐핑 필터를 추가할 수 있습니다. 예를 들어, 1μF 커패시터와 병렬로 연결된 4.7μF 커패시터는 1 Ω와 직렬로 연결되어 오버슈트 진폭을 줄입니다.

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Vbus discharge

SRC 또는 Source Power 애플리케이션에서 추가 방전 회로를 사용할 수 있습니다. 그림 24. 소스 아키텍처를 참조하십시오. Vbus 방전 기능은 TCPP02 및 TCPP03에 통합되어 있습니다. 자세한 내용은 해당 데이터시트 [4], [5]를 참조하십시오.

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Additional information

CC 라인을 통한 USB 전원 공급 프로토콜은 USB2.0 및 USB3.1 모두에 대한 확장으로 정의되며 Type-C 커넥터 사용에만 적용됩니다.

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Protocol purpose

이 프로토콜의 목적은 USB Type-C® 케이블을 통해 연결된 장치의 전원 기능 및 전원 요구 사항을 협상하여 전원 장치에서 전원 장치로 전원을 안전하게 전달하는 것입니다.

전원 싱크 장치. Type-C 연결과 결합된 프로토콜을 사용하면 최대 전력 공급을 100W(20V에서 5A)로 늘릴 수 있습니다. 전원 전달 역할(소스 또는 싱크)은 업스트림/다운스트림 연결 포트 역할과 분리됩니다. 예를 들어 USB 장치/허브(업스트림 연결 포트)는 USB 호스트(다운스트림 연결 포트)에 전원을 공급할 수 있습니다. 초기 연결 중에 UFP는 싱크이고 DFP는 소스입니다. 두 역할 쌍(소스/싱크 및 UFP/DFP)은 Type-C 연결을 통해 교환할 수 있습니다.

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New Type-C cable additional pins

새로운 Type-C 케이블에는 Configuraton control를 위한 두 개의 추가 와이어(CC1 및 CC2)가 있습니다. 선택적으로 이러한 핀 중 하나를 VCONN 공급 장치로 구성하여 외부 액세서리에 전원을 공급할 수 있습니다. 이 경우 핀의 신호 기능을 사용할 수 없습니다.

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Power Delivery port - pull-up/down resistors

전원 공급 프로토콜을 지원하는 Type-C 포트 역할을 하는 장치는 CC 라인을 위 풀-업 혹은 풀-다운해야 합니다.

• Power source: 싱크의 전력 요구 사항에 따라 지정된 세 가지 값 중 하나와 동일한 Rp로 풀업

• Power sink: Rd가 지정된 값과 같도록 풀다운.

• Dual-role power port: 실제 역할에 따라 Source 또는 Sink 전원으로 사용됩니다.

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System attach

디바운스 시간을 지나면 시스템이 연결됩니다.

• CC에서 전원 공급 메시징을 CC 회선을 통한 통신에 사용할 수 있습니다.

– 전력 기능(예: 5V/3A 이상)

– 파워 역할 스왑

– 데이터 역할 스왑 (OTG의 HNP와 유사)

– VCONN 스왑

• VCONN에서: Ra 저항에 5V 공급이 제공되어야 합니다.

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Single Type-C port pins

• 소스/싱크/DRP 포트 측:

– 2개의 CC 핀(CC1/CC2)으로 케이블 방향을 알 수 없음

• 케이블 및 액세서리 측:

– 방향은 미리 결정됩니다.

– 단일 CC 핀 필요

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Dead battery support

Type-C Power 싱크의 Dead battery 신호 기능은 전원 싱크 장치에 전원이 공급되지 않을 때 지정된 값의 풀다운 저항 또는 전압 클램프를 CC 라인에 노출시키는 것으로 해석됩니다. 이것은 VBUS를 수신하라는 요청으로 해석됩니다. 따라서 Dead battery로 장비를 충전하고 배터리가 없는 장비에 전원을 공급하는 것을 용이하게 합니다. Type-C 전원 소스(예: 벽면 충전기)는 Dead battery 신호를 제공하지 않아야 합니다.

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<끝>