【应用】集成12位ADC的MCU，可实现USB PD灵活配置

时间： 2017-06-13 来源：世强作者：东方的风

技术问答

随着智能手机的发展，手机电池容量越来越大。传统的USB接口由于电流的限制，已经无法满足快速充电的需求。因此，USB-IF（通用接口业界联合组织）订立出USB PD（USB Power Delivery Specification）标准。目前，USB PD3.0标准规定，输出电压范围从5V扩展到3.0V~21V。同时，步进调幅电压为20mV，兼容USB PD2.0标准。如此灵活的配置，让各种电子设备都能通过一条USB线缆满足供电需求，不但可以为移动设备供电，甚至还能给笔记本、显示器直接供电。

图1：USB PD的运用

USB PD需要结合USB TYPE-C接口实现。使用TYPE-C接口的CC数据线沟通适配器和用电器之间的电压匹配。具体步骤为：
1）适配器在连接建立后，会通过CC线进行广播，告诉连接的另外一方，适配器能够提供多少种电压以及对应的电流。
2）用电器在获悉适配器的供电能力之后，从中选择一个最适合自己的供电方式，并向适配器发送请求数据包。
3）适配器根据用电器的选择，评估自身的能力之后，发送"接受"命令。
4）适配器进行内部电压变换，并向用电器发送"电源准备好"数据包。
5）适配器向VBUS施加协商后的新的供电电压。因此，实现USB PD功能，还需要一颗MCU接收CC上的数据，并控制电源芯片向VBUS提供不同的电压。

图2：EFM8BB3实现USB PD运用框图

SILICON LABS的8位单片机EFM8BB3可以实现PD Controller功能，完成PD协议通讯，管理电源模块，实现不同VBUS电压的USB匹配，优化系统功率。EFM8BB3内置12位ADC可以监控USB TYEP-C接口的CC线，精确测量CC线上的压差，实现USB连接、拔除、传输方向的检测判断。ADC检测电流传感器、电压传感器实现过压保护，过流保护。EFM8BB3内置的逻辑单元（CLU）、模拟比较器、DAC方便和不同电源管理模块组合，实现电压的控制，监控，产品更加稳定可靠。

EFM8BB3具有可现场升级的接口I2C，支持多种低功耗模式，极小封装满足空间要求苛刻的运用。Silicon labs公司可提供USB PD方案的参考原理图和运用代码，快速完成USB PD设计。EFM8BB3是USB PD控制的理想选择。

图3：EFM8 BB3在USB PD中运用的优势

EFM8BB3特点：
• 支持高达64kB闪存的50MHz8051内核
• 12bit高速模数转换器（ADC）、
• 4*12bit数模转换器（DAC）
• 4路可配置逻辑单元（CLU）
• 2个比较器
• 支持工作温度范围-40℃到125℃，具有汽车级AEC-Q100认证
• 4x4mm32-pinQFN、3x3mm24-pinQFN等多种封装

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