USB Type-Cを使用して5Vで最大3A(15W)を得る簡単な方法

今日私が書いているのは、5Vで最大3Aを得る簡単な方法です。これは、エンドデバイスのUSB-Cコネクタ上の2つの抵抗から電流シンクエンドデバイスにUSB Type-C規格に準拠して使用許可される電源です。これはアップストリームフェーシングポート(UFP)として知られています。

この通信は双方向で行われますが、USB Type-C規格には、電源、つまり2つの抵抗を使用してエンドデバイスに供給できる電流量を通知するダウンストリームフェーシングポート(DFP)の仕様規格もあります。ここではそれに立ち入ることはしません。

また、USB Power Delivery(PD)には、デジタルハンドシェイクデバイスと電源がネゴシエーションする規格があり、電圧を5V以上に上げてワット数と電流を増やすことができます。それはまた別の話なので、今回は言及しません。

私が言っているのは、エンドデバイスのコネクタのアースに接続された2つのCCラインに2つの5.1K 1% 抵抗を付けるだけで、最大3アンペアで5Vを得ることができるということです。これは本当です。

このことを例を用いて説明します。Sparkfunが販売している、USB-C電源から最大3Aを引き出すために必要な2つの抵抗を備えたUSB-Cブレークアウトボードがあります。部品と回路図はつぎのとおりです。

BOB-15100

1568-1958-ND - Sparkfun USB-C ブレークアウトボード
SPARKFUN USB-C SCHEMATIC

15Wを処理できるUSB-Cケーブルと電源があることを確認してください。

このやり方は上手くいくかどうかわかりません。 特にUSB-Aオス - USB Type-Cレガシーアダプタケーブルを使用している場合は、タブレット、ラップトップ、レガシー電源アダプタなどの電源に多くを要求しすぎる可能性があります。古い電源や USBハブには電流調整機能がない可能性があるため、半導体のサーマルシャットダウンサイクルにはいったり、または燃えてしまう可能性があります。

最初に、電源の電流制限機能に立ち入らないと言いましたが、嘘でした。

DFPデバイスとUFPデバイスの両方がUSB Type-C仕様に準拠している場合に、デバイスが通常どのように相互に通信し、抵抗を使って、電源に要求しすぎたりデバイスから煙を出さないようにしているのかをつぎに示します。

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Image Sources provided by Microchip Application Note:AN1953

電源、またはDFPのCCポートには値がRpの抵抗を接続します。 エンドデバイス、またはUFPのCCポートには値がRdの抵抗を接続します。 通常、UFPとDFPは、CCポートの電圧を検知し、それに適応して動作する機能を持っています。

これらの抵抗の組み合わせがCCポートにRp / Rd接続電圧を提供する分圧器を形成するため、回路に1.5Aまたは500mAしか必要ない場合は、UFPのプルアップ抵抗Rdの値を変えて動作を試してみることができます。また、TI、STMicroelectronics、Cypressのような企業は、USB Type-Cコントローラソリューションを提供しており、これらのすべての機能をお客様に提供しています。

小さなゲージのワイヤや薄い回路基板のトレースは3Aを処理できないため、その回路内で自分が何を行っているかに注意してください。 これが2.5A 高速ブローヒューズです。この情報を紹介します。大事な情報です。 Digi-Key 品番:F6127CT-ND

少し大雑把ではありますが、USB Type-C規格を意図した仕様以外で使用しているあまり評判の良くないメーカーが存在することは言及しておく価値があります。

絶対やってはいけないことの1つは、3Aを引き出すための仕様を偽装するためにRd抵抗が組み込まれているUSB-Aオス- USB Type-Cアダプタケーブルを使用または構築することです。Googleで、エンジニアは、USB Type-C仕様を改変して 否定的な結果を出し、時には壊滅的な結果をもたらすメーカーの結果を十分に文書化しています。

USB Type-Cポートと3Aの電流を要求する抵抗を備えているため、CCポートの電圧を検出して必要に応じて消費電流を減らすことができないケーブルを市場に出すことはお勧めできません。特に、レガシーアダプタが現在普及しているためです。しかし、自分で回路を構築して電源の能力を知っている場合は、LEDがこれまで以上に明るく輝き、リチウムの充電が速くなりますように!

USB-C Power Delivery を利用して、より高い電圧とワット数を試してみたい場合は、Sparkfunの開発ボードをご覧ください。これは、最大100Wまでのニーズに適しています。

MFG_DEV-15801
Sparkfun PN:DEV-15801 featuring STMicroelectronics part STUSB4500

Power Delivery(PD)規格を利用したパッシブ方式および高電圧を得る方法に関するUSB-Cの電力ネゴシエーションについて詳しく知りたい場合は、Digi-Keyの記事「USB Type-Cでの設計と急速充電のための電力供給の使用」を参照してください。



オリジナル・ソース(英語)