USB 3.0提供良好供电的关键点.doc
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1、USB 3.0提供良好供电的关键点针对USB-IF对USB 3.0的重大更新规格中,USB 3.0界面升级,除了多数业者都相当关心的传输效能增进方面,其实USB 3.0因应相关设备的充电与驱动需求,所大幅提升的界面高电力供应规范,也带来USB界面设计不管在Host端或是Device端的保护电路设计新挑战。多数消费者都希望可以大幅缩短行动装置的充电时间,例如Apple iPad装置,由于装置本身装载高容量的锂电池,若透过低电压、低电流的USB 2.0界面进行充电,势必会大幅增加充电所需时间,加上iPad推出市面初期,也有透过计算机USB 2.0界面充电过慢或是无法充电的疑虑,而在iPad随机提供
2、的变压器上,针对此采提供高输出电流的变压器作为随机配件,但在Host端,依旧会遭遇USB界面充电速度限制的难解问题。而iPad的推出,凸显了未来行动装置,为增加电池续航力而采取加大电池容量的设计趋势,若以旧有5V/500mA的USB界面进行应用,肯定会让装置在充电时遭遇使用体验大幅扣分,检视新一代USB 3.0界面所规范的5V/900mA界面电气规格,至少可以提供USB 2.0界面节省一倍的充电时间。加速充电也带来新的设计挑战在USB 3.0相关规范中,即明确要求装置或界面必须搭配限电流元件进行相关设计,以提升界面的电源应用保护,而在电源供应分配方面,USB 3.0规格大致与USB 2.0界面
3、接近,而SuperSpeed装置在与Host完成初始设定后,装置即可使用到近900mA的界面电流,而在供电电压方面,Host连接埠或HUB上的连接埠,会从原本的4.75V降至4.45V,甚至采USB界面进行供电的外接装置,必须仅4.00V界面电压即可正常运作。其它USB 3.0相关规范规定,如瞬间电流限制、主机待命/休眠模式下的界面限电流等,除在界面最高额定电流配置高功率的900mA外,其它要求都与USB 2.0界面电气规格一样严谨。以USB 2.0界面的电气规格观察,USB单埠就必须供应5V/500mA电源,这相当于2.5W的电力输出,以2.0的界面设计,为了呼应缩短装置充电时间的设计要求,
4、一般设计为了装置的充电安全考量,大多不会采取让Host端以界面规范的极限2.5W进行充电,多数会把实际的输出功率略降,以22.1W的方式为装置进行充电,甚至有些装置为求安全,还会把自USB汇流排的汲取电流座更多的限制,或远低于界面极限的500mA进行充电。相同的,在USB 3.0所规范的900mA,基本上在电子电路设计方面,必须为了电池充电安全考量,而无法以界面极限进行相关充电机制设计,但如此一来升级装置界面的优势(即缩短充电时间)效益就显得不够显著。系统设计者在USB界面转换至3.0的设计方案,必须面对的设计问题,就有界面电源输出功率从2.5W一举提升到4.5W近一倍的差异。在实际设计案例中
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