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USB PD充電器のバッテリ管理

概要

説明

このUSB Power Delivery(PD)充電器バッテリ管理システム(BMS)は、マルチセルバッテリパックの高効率充電をサポートするように設計されており、USB PD 3.1 Extended Power Range(EPR)に準拠して最大240Wを供給します。 このシステムには、USB Type-C®ポートコントローラ(TCPC)、I2C接続MCUベースのType-Cポートマネージャ(TCPM)、高電圧昇降圧充電器、システムの健全性を監視するための燃料計付きバッテリフロントエンド(BFE)が統合されています。

140W充電器バッテリ管理システムは、3~4セルのバッテリパック用に設計された30Vの昇降圧充電器を備えています。 USB PD EPRをサポートし、簡素化されたシステムモニタリングのための燃料計内蔵のBFEを搭載しています。 この電力帯の設計は、効率的な充電と信頼性の高いバッテリ診断を必要とするコンパクトなアプリケーションに適しています。

240W充電器バッテリ管理システムは、48Vの昇降圧充電器を使用して、より高電圧の3~10セルのバッテリ構成をサポートします。 デフォルトのファームウェアは6~10セルパックをサポートし、ファームウェアのアップデートにより3~5セルパックをサポートします。 このシステムには2つのバッテリ管理オプションがあります。

  • 燃料計とMCUを内蔵し、単独で動作可能なBFE このセットアップでは、外部MCU(TCPMとしても動作)がI2Cを介してデバイスにバッテリデータをポーリング
  • BFE専用ICは、より低コストで柔軟な代替案を提供 I2Cを介した外部設定と管理が必要で、制御と監視はシステムMCUに依存

このシステムのメリット:

  • USB Power Delivery Specification Revision 3.1に準拠し、AVS/PPSをサポート
  • 選択可能なパワーロールを提供:デュアルロールパワー(DRP)、シンク(SNK)のみ、またはソース(SRC)のみ
  • 自律的な検出とアクション機能を搭載
  • 単一のMCU通信ソリューションを採用
  • 堅牢なバッテリの安全性と管理を確保
  • 最大10セルの充電システムをサポート
  • バッテリの安全性とアクティビティ管理を強化するオプションのBMSボードを提供

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アプリケーション

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USB PD 140W 充電器のバッテリ管理

US272-1Connector Line.641Connector Line.659Connector Line.657Sheet.18Connector Line.650Connector Line.649Connector Line.647Connector Line.646Connector Hallow ArrowConnector Line.644Connector Line.643Connector Line.640Connector Line.637Connector Line.634Connector ArrowConnector Line.629Connector Line.627Connector Line.624Connector Line.622Connector Line.618Connector Line.620Connector Line.612Connector Line.608Connector Line.605Connector Line.604Connector Line.603Resistor2.2542Sheet.12Sheet.13Sheet.14Sheet.15Sheet.17BAT +BAT +BAT +RsenseRsenseRsenseSheet.21 Power/ControlPower/ControlPower/ControlSheet.35Sheet.38Battery 1-Cell.3168Sheet.40Sheet.41Line 1pt.1552Line 1pt.1583…..…..…..Battery 1-Cell.3174Sheet.46Sheet.47Line 1pt.1552Line 1pt.1583 Bat InterfaceBat InterfaceBat InterfaceSheet.51Sheet.52Sheet.53Sheet.54Sheet.55Sheet.56Sheet.57Sheet.58Sheet.593~7 Cells3~7 Cells3~7 CellsBat InterfaceBat InterfaceBat InterfaceSheet.62Sheet.63Sheet.64Sheet.65Sheet.66Sheet.67Sheet.68Sheet.69.........Sheet.72Battery Holder BoardBattery Holder BoardBattery Holder BoardBMS BoardBMS BoardBMS Board 2x102x102x10 2x52x52x52x102x102x10Vertical Wire Bundle.2985 222Sheet.82CC1CC1CC1CC2CC2CC2VCONVCONVCONSheet.10628V28V28VSheet.165Sheet.166PMOSPMOSPMOSUSB-C.2608USB-CUSB-CUSB-CSheet.171Sheet.172Sheet.173Sheet.174Sheet.175Sheet.176Sheet.177Sheet.178Sheet.179Sheet.180Sheet.181Sheet.182Sheet.183Power/ControlPower/ControlPower/ControlSheet.188Sheet.191Sheet.192Sheet.193Sheet.194Sheet.195Sheet.196Sheet.197Sheet.198USB PD Charger BoardUSB PD Charger BoardUSB PD Charger Board 2x52x52x5Vertical Wire Bundle.3374 222Sheet.204Sheet.206Sheet.207Sheet.216Sheet.217Sheet.218Sheet.2192x52x52x5BAT -BAT -BAT -Ground.2825Sheet.243Sheet.244Ground.698Sheet.246Sheet.247Ground.703Sheet.250Sheet.251 GNDGNDGNDSheet.256Ground.712Sheet.258Sheet.259Connector 1.160Ground.728Sheet.274Sheet.275H-BridgeH-BridgeH-BridgeP-Channel Depletion MOSFETSheet.506Sheet.507Sheet.508Sheet.509Sheet.510Sheet.511Sheet.512Sheet.513Sheet.514Sheet.515Sheet.516Connect.46Sheet.518Sheet.519N-Channel Depletion MOSFET.601N-Channel Depletion MOSFET.603N-Channel Depletion MOSFETSheet.525Sheet.526Sheet.527Sheet.528Sheet.529Sheet.530Sheet.531Sheet.532Sheet.533Sheet.534Sheet.535Sheet.536Connect.50Sheet.538Sheet.539Sheet.540N-Channel Depletion MOSFET.541Sheet.542Sheet.543Sheet.544Sheet.545Sheet.546Sheet.547Sheet.548Sheet.549Sheet.550Sheet.551Sheet.552Sheet.553Connect.50Sheet.555Sheet.556Sheet.557N-Channel Depletion MOSFET.561Sheet.562Sheet.563Sheet.564Sheet.565Sheet.566Sheet.567Sheet.568Sheet.569Sheet.570Sheet.571Sheet.572Sheet.573Connect.50Sheet.575Sheet.576Sheet.577N-Channel Depletion MOSFET.579Sheet.580Sheet.581Sheet.582Sheet.583Sheet.584Sheet.585Sheet.586Sheet.587Sheet.588Sheet.589Sheet.590Sheet.591Connect.50Sheet.593Sheet.594Sheet.595US272-1US272-1US272-1Connector LineConnector Line.606Connector Line.607Connector Line.610Connector Line.611Connector 1.163Connector Line.623Connector Line.625Connector Line.626Bi-directionalConnector Arrow.633Connector Arrow.638Bi-directional.639Connector Hallow Arrow.653Connector 1.163.654Connector Line.658Sheet.660Bi-directional.661Vertical Wire Bundle222Sheet.673Vertical Wire Bundle.674222Sheet.676Sheet.677Bi-directional.678Sheet.679Buck-BoostBuck-BoostBuck-BoostBuck-BoostADPADPADPACOKACOKACOKVsysVsysVsysGNDGNDGNDVbatVbatVbatI²CI²CI²C BGATEBGATEBGATESheet.680USB PD ControllerUSB PD ControllerUSB PD ControllerALERTALERTALERTGATEGATEGATEI²CI²CI²C GNDGNDGNDVDD33VDD33VDD33Sheet.681MCUMCUMCUnIntnIntnInt I²CI²CI²C VDDVDDVDD I²CI²CI²C VSSVSSVSS GPIOGPIOGPIOSheet.682Sheet.6BMS MCU+BFEBMS MCU+BFEBMSMCU+BFECellsCellsCellsCFETCFETCFETIsenseIsenseIsenseDFETDFETDFET I²CI²CI²C VSSVSSVSS
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USB PD 240W 充電器のバッテリ管理

US272-2Connector Line.868Connected signals line.889Connected signals line.782Connector Line.806Connector Line.865Connector Line.867Connector Arrow.780Connector Line.788Connector Line.789Connected signals line.920Connector Line.641Connector Line.657Sheet.311Connector Line.650Connector Line.649Connector Line.647Connector Line.646Connector Hallow ArrowConnector Line.644Connector Line.643Connector Line.640Connector Line.637Connector Line.634Connector ArrowConnector Line.629Connector Line.627Connector Line.624Connector Line.622Connector Line.618Connector Line.620Connector Line.612Connector Line.608Connector Line.605Connector Line.604Connector Line.603Resistor2.2542Sheet.335Sheet.336Sheet.337Sheet.338Sheet.339BAT +BAT +BAT +RsenseRsenseRsenseSheet.342 Power/ControlPower/ControlPower/ControlSheet.344Sheet.345Battery 1-Cell.3168Sheet.347Sheet.348Line 1pt.1552Line 1pt.1583…..…..…..Battery 1-Cell.3174Sheet.353Sheet.354Line 1pt.1552Line 1pt.1583 Bat InterfaceBat InterfaceBat InterfaceSheet.358Sheet.359Sheet.360Sheet.361Sheet.362Sheet.363Sheet.364Sheet.365Sheet.3663~10 Cells3~10 Cells3~10 CellsBat InterfaceBat InterfaceBat InterfaceSheet.369Sheet.370Sheet.371Sheet.372Sheet.373Sheet.374Sheet.375Sheet.376.........Sheet.378Battery Holder BoardBattery Holder BoardBattery Holder BoardBMS BoardBMS BoardBMS Board 2x102x102x10 2x52x52x52x102x102x10Vertical Wire Bundle.2985 222Sheet.386CC1CC1CC1CC2CC2CC2VCONVCONVCONSheet.390Sheet.392Sheet.393PMOSPMOSPMOSUSB-C.2608USB-CUSB-CUSB-CSheet.397Sheet.398Sheet.399Sheet.400Sheet.401Sheet.402Sheet.403Sheet.404Sheet.405Sheet.406Sheet.407Sheet.408Sheet.409Power/ControlPower/ControlPower/ControlSheet.411Sheet.412Sheet.413Sheet.414Sheet.415Sheet.416Sheet.417Sheet.418Sheet.419USB PD Charger BoardUSB PD Charger BoardUSB PD Charger Board 2x52x52x5Vertical Wire Bundle.3374 222Sheet.424Sheet.425Sheet.426Sheet.427Sheet.428Sheet.429Sheet.4302x52x52x5BAT -BAT -BAT -Ground.2825Sheet.434Sheet.435Ground.698Sheet.437Sheet.438Ground.703Sheet.440Sheet.441 GNDGNDGNDSheet.443Ground.712Sheet.445Sheet.446Connector 1.160Ground.728Sheet.449Sheet.450H-BridgeH-BridgeH-BridgeP-Channel Depletion MOSFETSheet.453Sheet.454Sheet.455Sheet.456Sheet.457Sheet.458Sheet.459Sheet.460Sheet.461Sheet.462Sheet.463Connect.46Sheet.465Sheet.466N-Channel Depletion MOSFET.601N-Channel Depletion MOSFET.603N-Channel Depletion MOSFETSheet.470Sheet.471Sheet.472Sheet.473Sheet.474Sheet.475Sheet.476Sheet.477Sheet.478Sheet.479Sheet.480Sheet.481Connect.50Sheet.483Sheet.484Sheet.485N-Channel Depletion MOSFET.541Sheet.487Sheet.488Sheet.489Sheet.490Sheet.491Sheet.492Sheet.493Sheet.494Sheet.495Sheet.496Sheet.497Sheet.498Connect.50Sheet.500Sheet.501Sheet.502N-Channel Depletion MOSFET.561Sheet.504Sheet.505Sheet.506Sheet.507Sheet.508Sheet.509Sheet.510Sheet.511Sheet.512Sheet.513Sheet.514Sheet.515Connect.50Sheet.517Sheet.518Sheet.519N-Channel Depletion MOSFET.579Sheet.521Sheet.522Sheet.523Sheet.524Sheet.525Sheet.526Sheet.527Sheet.528Sheet.529Sheet.530Sheet.531Sheet.532Connect.50Sheet.534Sheet.535Sheet.536US272-2US272-2US272-2Connector LineConnector Line.606Connector Line.607Connector Line.610Connector Line.611Connector 1.163Connector Line.623Connector Line.625Connector Line.626Bi-directionalConnector Arrow.633Connector Arrow.638Bi-directional.639Connector Hallow Arrow.653Connector 1.654Connector Line.658Sheet.554Bi-directional.661Vertical Wire Bundle222Sheet.558Vertical Wire Bundle.674 222Sheet.561Sheet.562Bi-directional.678Sheet.565Buck-BoostBuck-BoostBuck-BoostADPADPADPACOKACOKACOKVsysVsysVsysGNDGNDGNDVbatVbatVbatI²CI²CI²C BGATEBGATEBGATESheet.581MCUMCUMCUnIntnIntnInt I²CI²CI²C VDDVDDVDD I²CI²CI²C VSSVSSVSS GPIOGPIOGPIOSheet.589BMSBMS MCU+BFEBMS MCU+BFEBMSMCU+BFECellsCellsCellsCFETCFETCFETIsenseIsenseIsenseDFETDFETDFET I²CI²CI²C VSSVSSVSS PACKPACKPACKPack+Pack+Pack+Pack-Pack-Pack-BMS Option 1BMS Option 1BMS Option 1Connector Line.605 Power/ControlPower/ControlPower/ControlBi-directional.776Vertical Wire Bundle.777222Sheet.779Connected signals lineConnector Line.783Connector Line.784 Pack+Pack+Pack+Bat InterfaceBat InterfaceBat Interface …..…..…..Connector Line.799Connected signals line.800 BAT +BAT +BAT +Connector Line.807 BAT -BAT -BAT -Connector Line.831Connector Line.832Connector Line.833Connector Line.834Connector Line.835Connector Line.836Connector Line.837Connector Line.838Connector Line.839Connector Line.842DiodeSheet.846Sheet.847Sheet.848Diode.849Sheet.850Sheet.851Sheet.852Resistor2.853Sheet.854Sheet.855Sheet.856Sheet.857Sheet.863Sheet.864Connector Line.866Connector Line.869Connector Line.870Connector Line.871Connector Line.872Connected signals line.873Resistor2.881Sheet.882Sheet.883Sheet.884Sheet.885Sheet.886Sheet.887Connector Line.888Diode.890Sheet.891Sheet.892Sheet.893Connector Line.894Diode.895Sheet.896Sheet.897Sheet.898Connector Line.899 Pack-Pack-Pack- 2X NMOS2X NMOS2X NMOS 2X NMOS2X NMOS2X NMOS Rd_senseRd_senseRd_sense Rd_senseRd_senseRd_senseBoard.317 LOADLOADLOADConnected signals line.909Connected signals line.910BMS Option 2BMS Option 2BMS Option 2Ground - SignalSheet.913Sheet.914Sheet.915Sheet.916Sheet.917Sheet.791Sheet.792Sheet.793Sheet.794Sheet.795Sheet.796Sheet.797Sheet.798Sheet.924 BMSBMSBMSVPACKVPACKVPACKVSSVSSVSS I²CI²CI²C ALERTALERTALERTVC#VC#VC# LCFETLCFETLCFET CCSPCCSPCCSP LDFETLDFETLDFET DCSPDCSPDCSPSheet.925USB PD ControllerUSB PD ControllerUSB PD ControllerALERTALERTALERTGATEGATEGATEI²CI²CI²C GNDGNDGNDVDD33VDD33VDD33TCPCTCPCTCPCVSINKVSINKVSINK
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