Le contrôleur entend réduire le nombre de composants nécessaires aux ports de charge USB-C

Diodes a présenté la monopuce de la série APK43070Q qui combine un contrôleur buck synchrone et un contrôleur source USB Type-C Power Delivery (PD) 3.1 destiné aux modules de charge automobile. Conçu pour les applications de recharge USB Type-C embarquées, ce composant réunit la conversion de puissance et la gestion USB PD dans un seul boîtier. Cette approche réduit le nombre de composants externes nécessaires aux ports de charge haute puissance et prend en charge aussi bien les systèmes à port unique que les architectures multiports.

Architecture intégrée de gestion de puissance USB PD3.1
Le circuit APK43070Q fonctionne avec une tension d’entrée comprise entre 4 V et 36 V, ce qui le rend adapté aux réseaux électriques automobiles soumis à d’importantes variations de tension. Le contrôleur prend en charge la norme USB PD3.1 Extended Power Range (EPR) avec Adjustable Voltage Supply (AVS) jusqu’à 28 V, ainsi que les modes Standard Power Range (SPR) et Programmable Power Supply (PPS) jusqu’à 21 V.

Ces caractéristiques permettent aux ports USB Type-C automobiles de fournir jusqu’à 140 W de puissance de charge, répondant ainsi aux besoins des ordinateurs portables et appareils mobiles à forte consommation énergétique. La compatibilité avec plusieurs modes USB PD3.1 facilite également l’interopérabilité avec une large gamme d’équipements USB-C tout en assurant une négociation dynamique de la tension.

Conversion abaisseur synchrone pour la charge haute puissance
Au cœur du composant se trouve un contrôleur abaisseur synchrone à fréquence constante conçu pour les applications de charge de moyenne à forte puissance. Son architecture intègre un contrôle optimisé du temps mort, une forte capacité de pilotage des grilles et une tension de commande élevée afin d’améliorer les performances de commutation lorsqu’il est associé à des Mosfet N-channel externes.

L’utilisation de Mosfet externes offre aux concepteurs la possibilité de sélectionner les composants les mieux adaptés en fonction du rendement, des caractéristiques thermiques et de la capacité de courant. Cette flexibilité est particulièrement importante dans les applications automobiles où les modules de charge doivent fonctionner dans des enveloppes thermiques limitées.

Le contrôleur prend également en charge un mode de transfert direct de puissance Vin DC. Dans cette configuration, le Mosfet côté haut agit comme commutateur VBus, supprimant ainsi la nécessité d’un interrupteur de sortie supplémentaire. Cette architecture réduit le nombre de composants et simplifie la gestion thermique ainsi que la conception du chemin de puissance.

Répartition de puissance multiports sans microcontrôleur externe
Ce circuit intègre son interface I2C avec capacités d’adressage contrôleur et cible. Grâce à une configuration basée sur des résistances, l’architecture peut coordonner le partage de puissance entre jusqu’à huit ports USB Type-C sans nécessiter de microcontrôleur externe.

Pour les constructeurs automobiles intégrant plusieurs points de charge, cette approche simplifie l’architecture du système et réduit les besoins en développement logiciel. La gestion directe de la distribution de puissance au sein du sous-système de charge peut également faciliter la conception de plateformes multiports dans le cadre d’un écosystème numérique de la chaîne d’approvisionnement automobile.

Fonctions de protection pour la fiabilité automobile
Les systèmes de charge embarqués doivent résister aux défauts électriques, aux erreurs de manipulation des connecteurs et aux contraintes environnementales. Pour répondre à ces exigences, le circuit APK43070Q intègre plusieurs mécanismes de protection, notamment contre les surtensions, les surintensités, les sous-tensions et les surchauffes.

Le composant inclut également une fonction de détection d’humidité au niveau du connecteur. En outre, les broches CC1/CC2 et DP/DN supportent des courts-circuits vers VBus jusqu’à 30 V, contribuant à protéger le système contre les erreurs de câblage ou les défauts de connecteur.

Applications de charge USB-C dans l’automobile
Alors que les ports USB automobiles traditionnels délivraient généralement moins de 30 W, la norme USB PD3.1 EPR permet d’atteindre jusqu’à 140 W. Un seul port de charge peut ainsi alimenter des équipements exigeants tels que des ordinateurs portables professionnels, des stations de travail mobiles ou des tablettes hautes performances.

Contexte supplémentaire
Cette section présente des spécifications techniques et des éléments de comparaison concurrentielle qui ne figuraient pas dans le communiqué de presse d’origine.

Le circuit APK43070Q se positionne sur un marché où les contrôleurs de charge USB-C automobiles prennent en charge des niveaux de puissance USB PD3.1 dépassant fréquemment 100 W. Des solutions comparables sont proposées par Texas Instruments, Infineon Technologies et NXP Semiconductors, qui combinent la gestion USB Power Delivery, la conversion DC-DC et des fonctions de protection qualifiées pour l’automobile.

Les principaux critères de comparaison dans ce segment incluent la version USB PD prise en charge, la puissance de sortie maximale, le niveau de qualification automobile, la plage de tension d’entrée, le nombre de composants externes requis, la couverture des protections intégrées et les capacités de gestion multiports.

Le circuit APK43070Q se distingue par l’intégration du contrôle de source USB PD3.1 et d’une régulation buck synchrone dans une architecture monopuce, tout en prenant en charge le partage de puissance sur jusqu’à huit ports sans microcontrôleur externe. Cette intégration peut réduire l’encombrement sur la carte électronique et diminuer la complexité du système par rapport aux architectures multi-composants nécessitant des contrôleurs PD, des étages de puissance et des microcontrôleurs de supervision distincts.

Publié avec l’assistance de l’IA par Aishwarya Mambet, rédactrice pour Induportals.

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