USB Type-Cインターフェイスがスマートフォン、タブレット、ラップトップ、およびさまざまなスマートデバイスで急速に普及するにつれて、これは、現代の電子機器で最も頻繁に使用される、そして最も環境に弱い重要なコンポーネントの1つになりました。従来のインターフェイスと比較して、USB Type-Cは、充電、データ転送、およびビデオ出力において大きな利点を提供します。しかし、同時に、そのインターフェースアーキテクチャはより洗練されており、そのアプリケーションシナリオもより複雑です。
日常の使用では、ユーザーは、雨天、湿気の多い条件、運動中、さらには高温多湿の地域など、さまざまな環境でデバイスを接続することがよくあります。湿気または液体がUSB Type-Cポートの内部に入ると、ポートの電気的特性が変化し、誤動作につながる可能性があります。軽度の場合、これは充電障害または不安定な通信をもたらす可能性があります。深刻なケースでは、短絡を引き起こしたり、インターフェースを損傷したりする可能性があります。
私は。業界の痛みのポイントとAiweiソリューション
この業界での広範な問題点に対応して、AiweiはTypeCインターフェイスの信頼性のためのインテリジェントな保護技術フレームワークであるC-Shieldingを導入しました。™テクノロジー。
C- Shieldingでは、「C」はConnect Compactの略で、コンパクトでありながら高効率のインターフェイス検出および保護メカニズムを採用して、Type-Cポート用の堅牢で信頼性の高い保護シールドを確立していることを示します。インターフェイス環境の変化をインテリジェントに検出し、プロアクティブな保護を実装することにより、C- シールディング™テクノロジーにより、複雑な環境でのTypeCインターフェイスの安定性と信頼性を大幅に向上させることができます。
湿った検出チップは、ポートの電気特性のリアルタイムの変化を監視することにより、湿気または液体侵入イベントが発生したかどうかを判断します。一般的な検出メカニズムには、次のようなものがあります。
静的インピーダンス测定:
ポートピンの等価インピーダンスが取得されます。界面で水分が形成されると、電極間のインピーダンスが低下します。このアプローチは通常、ADC回路を使用して、テスト対象のポートの静的等価インピーダンスをサンプリングし、異常検出のためにシステム層に渡して、水の浸入を識別します。
動的リアクタンス分析:
ポートでのAC検出信号のフィードバックを活用することにより、スキームはピンの容量性リアクタンスの変化を推測し、これらの変化の動的分析を通じて、水分の浸入を検出します。
二。Aiweiのソリューション
Aiwei Electronicsは、さまざまなアプリケーションシナリオに合わせて、水分検出用の2つの技術ソリューションを発表しました。
ソリューション1: PD PHYに基づくAW35615 CCポートソリューション
Aiweiの第2世代のPDPHYチップは、カスタマーインターフェイスで一般的に遭遇する2つの主要な問題点であるDRPモードでの電気腐食と水注入検出に対処するように綿密に設計されています。
ポートでの電気化学的腐食は、スマートフォン、タブレット、ラップトップなどのDRP (Dual-Role Power) アプリケーションで広く問題となっています。これは、DRPポートがソースまたはシンクデバイスが接続されているかどうかを検出する必要があり、ポートがトグルモードで動作する必要があるためです。したがって、USB C-Cプロトコルで指定されているように、表に記載されているタイプのいずれかの電流がポートのCCピンに定期的に表示され、この繰り返しの電荷移動は電気腐食につながる可能性があります。湿気の侵入と組み合わせると、腐食速度はさらに悪化する。
表1: ギアからギアへ
このような状況を背景に、AiweiのAW35615シリーズチップはウェイクモードを導入し、切り替えずにデバイス挿入を検出できると同時に、チップの静止電力消費量を削減します。顧客はウェイクモードに入るようにチップを設定できます。外部デバイスがポートに接続されている場合、システムはWakeモード割り込みを検出し、次にToggleモードに切り替えて、挿入されたデバイスのタイプをさらに識別します。その実装は次のように単純化できます。
図1ウェイクモードの概略図
ユーザーがチップをウェイクモードに入るように設定すると、内部メガレベルのプルアップ抵抗とプルダウン抵抗が有効になり、CCポートピンを約0.9Vに維持し、nAレベルの電流でこれは、ポートでの電気腐食の速度を大幅に低下させます。ただし、デバイスが挿入されたり、水分が入ったりすると、この回路の電圧バランスが崩れ、WAKE割り込みがトリガーされます。水蒸気検出の入力とトグル状態を設定してください。
AIのPD PHYシリーズ・チップは、特許で保護されたハードウェア式水蒸気検出回路を統合し、トグル動作プロセスに組み込んでいます。その原理は、次の図と併せて説明される。
図2 CC PINトグルの概略図
図3湿気の侵入後のCCピン波形分析モデルの概略図
湿気の侵入に続いて、CCポートの電圧レベルは、寄生ローパスフィルターの存在により、大幅に遅くなる立ち上がりエッジを示すことが観察できます。ターゲットCCピンVOLレベルやそのレベルに到達するのに必要な時間などのパラメーターを設定することで、湿った侵入検出の感度を柔軟に調整できます。典型的なアプリケーションのブロック図を以下に示します。
図4: AW35615の典型的なアプリケーションブロック図
その主なパラメーターは次のとおりです。
ソリューション2: AW35613シリーズは、PDコントローラを搭載したポートプロトコルベースのソリューションです。
図5 AW35613の水蒸気検出原理の概略図
ポートがDRPモードで構成されると、AW35613はPD-Controller側のCCポート電圧を継続的に監視し、MPASSトランジスタをオフにします。次に、約2μAの内部カレントミラーソースをポートのCCピンに適用し、それによってデバイスプラグインイベントを検出します。
同時に、これにより、トグル状態のポートでの電気腐食の速度が大幅に低下します。ポート電圧が変化すると、チップの内部監視ロジック回路は、内蔵のタイミングロジックを使用して、CCピンでの同等のACインピーダンスとアドミタンスを測定します。これにより、通常のデバイスの挿入と湿気の侵入を区別し、その後のプロトコルネゴシエーションのためにMPASSを有効にするか、NFLT信号を発行するかを決定します。システムに水の侵入事件を通知します。AW35615の一般的なアプリケーションブロック図は次のとおりです。
図6: AW35613の典型的なアプリケーションブロック図
その主なパラメーターは次のとおりです。
三。システムデザインと最适化のキーポイント
システムレベルの設計では、湿った検出チップは通常、APコントローラー、PDコントローラー、OVPチップ、MOSFET、およびその他のコンポーネントと組み合わせて動作します。Aiweiは、デザイン中に次の重要なポイントに焦点を当てることをお勧めします。
🎯検出用のピン選択: ポートピンのレイアウトに基づいて、VBUSに最も近いCCピンに優先順位を付けます。
⚖感度調整: 高湿度環境で誤ったトリガーが発生しないようにします。
🔄クローズドループ保護チェーン: 検出、パワーオフ、およびリカバリのシーケンスは完全で信頼性がある必要があります。
⚡低消費電力制御：待機電流をμAレベルで抑制し、バッテリーの長寿命化を実現します。
テストによると、これら2つのチップは、外部フォームファクターを変更することなく、湿度の高い環境でのTypeCインターフェイスの信頼性と寿命を大幅に向上させることができます。
スマートデバイスでUSB TypeC-Cインターフェースがますます普及し、USB Power Delivery (USB-PD) の充電電力が増加し続けるにつれて、インターフェースの信頼性はシステム設計エンジニアからますます注目を集めています。
C-Aiweiによって提案されたシールド™このテクノロジーは、インテリジェントな水分検出、低電力モニタリング、およびシステムレベルの保護メカニズムを活用して、Type-Cインターフェイスの包括的な信頼性保護を確立します。
Connect Compactのデザイン哲学を通じて、Cシールド™このテクノロジーは、端末デバイスの構造設計を変更することなく、インテリジェントな保護層をインターフェイスに追加できるため、複雑な環境でのデバイスの運用信頼性を効果的に向上させることができます。
将来的には、スマート端末のアプリケーションシナリオが拡大し続けるにつれて、Cシールドなどの技術…™インターフェイスの信頼性技術も、Type-Cシステム設計の不可欠なコンポーネントになります。
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