La fuente de alimentación USB-C alcanza los 240 W con rango de potencia extendido

El USB-IF lanzó recientemente algunas especificaciones nuevas: R2.1 para Tipo C y R3.1 para USB-PD. La actualización principal es el aspecto de "rango de potencia extendido", que permite la entrega de hasta 240 W a través de configuraciones tipo C que admiten el perfil USB-PD correspondiente.

La primera especificación USB Power Delivery (USB-PD) se publicó en 2012 y se ha actualizado periódicamente a lo largo de los años. Inicialmente, la atención se centró en permitir tasas de carga más rápidas para teléfonos inteligentes y otros dispositivos similares (que habían utilizado sistemas de carga patentados o las especificaciones de carga de la batería USB-BC). Después de que se lanzaron las especificaciones Tipo-C en 2014, USB-PD volvió a ser un tema candente. Además de la carga, el atractivo de un solo puerto para datos y E / S de energía, especialmente en lo que respecta a las computadoras portátiles compactas y delgadas, significaba que la cantidad de energía transferida entre una fuente y un disipador tenía que ser compatible. Antes del lanzamiento de USB-PD R3.1, el USB-IF tenía certificaciones para dispositivos que entregan / hunden hasta 100 W (un poco menos en circunstancias prácticas). Las especificaciones recientemente publicadas se refieren a los modos en R3.0 como 'Rango de potencia estándar' (SPR).

USB-PD R3.1 admite tres modelos de carga:

  • Tensión fija
  • Fuente de alimentación programable (PPS) y
  • Fuente de alimentación ajustable (AVS).

En el esquema de voltaje fijo, el modo de rango de potencia estándar (SPR) admite 3 A y 5 A a 5 V, 9 V, 15 V y 20 V. La configuración 3A admite entre 15 y 60 W. El esquema 5A requiere un cable específico tipo y puede entregar hasta 100 W. El nuevo modo EPR (Extended Power Range) admite todas las combinaciones de voltaje y corriente de SPR y también incluye una fuente de 5A 28V, 36V y 48V que permite soportar hasta 240W.

En el esquema de fuente de alimentación programable (PPS) disponible en el modo SPR, las corrientes están limitadas por la fuente y las funciones anunciadas del cable. Si bien los rangos de voltaje programados corresponden a los del esquema de voltaje fijo, el voltaje real puede estar entre 3.3 V y 5.9 V (para la configuración de 5 V), 11 V (para la configuración de 9 V), 16 V (para la configuración de 15 V). ajuste) y 21 V (para el ajuste de 20 V) varían en pasos de 20 mV.

En modo EPR, el modelo AVS permite ajustar la tensión entre 15 V y 28 V, 36 V o 48 V en pasos de 100 mV, dependiendo del contrato EPR negociado. La fuente y el sumidero deben cambiar a ese modo EPR específico y el cable entre ellos también debe ser compatible con EPR para que se activen estos nuevos voltajes.

Las especificaciones EPR tienen en cuenta la seguridad al permitir que las fuentes se reduzcan a 5 V con un restablecimiento completo si los sumideros aguas abajo no responden. También se requiere que el receptor mantenga una comunicación regular con mensajes de mantenimiento de vida a la fuente en este modo.

Los cables que admiten EPR requieren una identificación electrónica obligatoria que indique la compatibilidad de EPR con el conjunto de bits "EPR Mode Capable". Los cables de rango de potencia estándar (SPR) solo admiten hasta 100 W de DP. Los enchufes y cables que admiten EPR requieren consideraciones mecánicas adicionales para evitar cortocircuitos / arcos durante el proceso de conexión. Para ello, se actualizan las especificaciones mecánicas de los cables y enchufes. La formación de arcos es posible durante el proceso de desconexión, y esto se mitiga con las diferencias de longitud entre los pines CC y VBUS (lo que permite que los eventos de desconexión se detecten lo suficientemente temprano como para que la fuente reduzca la corriente antes de la desconexión completa). Se recomienda un condensador de amortiguación en ambos extremos del cable para respaldar esta función.

EPR permite suministrar hasta 5 A a 48 V, pero los cables en sí deben admitir hasta 53,65 V y los condensadores utilizados deben tener una capacidad nominal de 63 V. La marca electrónica en los cables debe indicar 50 V / 5 A con símbolos de identificación EPR visibles para los usuarios finales.

Las memorias USB que absorben más de 3A o admiten operaciones USB4 ahora deben responder a las preguntas sobre la identidad del cable del host. Se han realizado restricciones / ajustes paramétricos adicionales para que los cables sean adecuados para el funcionamiento de USB4. También se han actualizado los requisitos de certificación para cables USB4 activos. Ahora debe ser totalmente compatible con las funciones de Thunderbolt 3 (incluidos los modos alternativos). Debido a que estos requisitos de certificación son nuevos y no brindan actualizaciones para los cables pasivos, es posible que los cables USB4 pasivos que admiten la funcionalidad completa cuando se usan con hosts USB4 modernos no funcionen a toda velocidad en plataformas Thunderbolt 3 más antiguas.

USB-PD ha permitido el uso de un solo puerto tipo C para datos y E / S de energía. En su avatar anterior, esto funcionó bien para dispositivos móviles como teléfonos inteligentes y tabletas, por lo que incluso podrían actuar como bancos de energía. Paralelamente, los avances en los semiconductores de nitruro de galio (GaN) han permitido la creación de dispositivos electrónicos de potencia muy eficientes y compactos.

Un cargador compacto de GaN de 100 W

En combinación con las nuevas especificaciones USB-PD, que permiten una fuente de alimentación de hasta 240 W, los cargadores / adaptadores USB-C pronto podrán suministrar energía a las PC de escritorio (como las Intel NUC, incluidos los modelos orientados a juegos). ) y todo incluido estará disponible -Einsen. Actualmente, estos sistemas todavía usan orejetas de pared con enchufes de barril de entrada de CC para proporcionar energía a los componentes internos. Con soluciones a este inconveniente a la vista, estos potentes sistemas encontrarán inevitablemente nuevos usos.

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