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USB Type Cって実際に何ができるの？
USB Type Cの大きな特長は3つあります。
- リバーシブルで対応可能
- Power Delivery機能により、大電力が供給可能
- 映像出力などのデータも転送可能
上記により、HDMIや電源ケーブルなど多くあった配線を1本にまとめることができるのが、大きな特長です。ただ、USB Type Cといえど、ポータブルバッテリーのように電源のみを供給するデバイスから、電源とデータ両方を送る製品まで種類は様々あります。
今回の記事では、使用方法に応じたUSB Type C Solutionについてブロック図、提案デバイスとそのデバイスの特長含めて、ご紹介します。使用方法は以下になります。
【使用方法】
1. ポータブルバッテリーなどの充電のみ
2. データ転送を早くする USB3.1/USB3.2 Gen1/Gen2
3. 映像も出力可能なAlternative Mode
4. USB信号ライン
1. ポータブルバッテリーなどの充電のみ
Type C Controller を使用することで、USB Type C 端子から、リチウムイオンバッテリーへ充電、もしくは、リチウムイオンバッテリーから、USB Type C 端子を通して、外部機器へ電力を送ることができます。また、その電力もPower Delivery 機能により、240Wまで送電可能です。
Power Delivery 機能
ブロック図
提案デバイス一覧
ポータブルバッテリーなどの充電のみのブロック図で、提案可能なデバイスを以下の表にまとめました。
| 機能 | 型番 | メーカー名 | 製品概要 |
| Buck-Boost | MAX77961/MAX77962 | Analog Devices | 3A/6A 25VIN USB-Cバックブーストチャージャー、FET内蔵、2S/3Sリチウムイオンバッテリー用 |
| CC logic PD controller | PTN5110 | NXP Semiconductors | USB Type-C CC検出およびPower Delivery (PD)物理層機能を実装可能なコントローラー |
| FL7112 | Parade Technologies | PD 3.0をサポートする高度なType-C Power Deliveryコントローラー | |
| FL7102 | PD 3.0をサポートする高度なType-C Power Deliveryコントローラー | ||
| Charger | MAX77751 | Analog Devices | USB Type-C用のCC、BC1.2検出（５V,3AまででPDには非対応）＋1セルリチウムイオン電池チャージャー（JETA準拠） |
| Load Switch | PTN36043 | NXP Semiconductors | Sink/Source両方、100W対応、VBUS 20V耐圧 5A |
| FPF2895C | Onsemi | 小型パッケージ（2.6mm x 1.7mm）、豊富な保護機能 | |
| Protect | MAX20323 | Analog Devices | USB Type-C CCピン過電圧プロテクター。OVLOスレッショルド：5.75V ±0.2V、サージ耐性：±90V |
| MAX17613A | 4.5V～60V、3A電流リミッター、OV、UV、および逆方向保護内蔵（VBUS用サージストッパー） | ||
| NX20P0408 | NXP Semiconductors | USB2.0 D+/- 信号ライン向け過電圧保護 | |
| NX20P0407 | CC、SBU 信号ライン向け過電圧保護 |
2. データ転送を早くする USB3.1/USB3.2 Gen1/Gen2
データ転送を早くするために、USB3.1/USB3.2 Gen1/Gen2に対応したブロック図です。
ブロック図
提案デバイス一覧
USB3.1/USB3.2 Gen1/Gen2 付きUSB Type C ブロック図で、提案可能なデバイスを以下の表にまとめました。
| 機能 | 型番 | メーカー名 | 製品概要 |
| Buck-Boost | MAX77961/MAX77962 | Analog Devices | 3A/6A 25VIN USB-Cバックブーストチャージャー、FET内蔵、2S/3Sリチウムイオンバッテリー用 |
| CC logic PD controller | PTN5110 | NXP Semiconductors | USB Type-C CC検出およびPower Delivery (PD)物理層機能を実装可能なコントローラー |
| FL7112 | Parade Technologies | PD 3.0をサポートする高度なType-C Power Deliveryコントローラー | |
| FL7102 | PD 3.0をサポートする高度なType-C Power Deliveryコントローラー | ||
| Charger | MAX77751 | Analog Devices | USB Type-C用のCC、BC1.2検出（５V,3AまででPDには非対応）＋1セルリチウムイオン電池チャージャー（JETA準拠） |
| Load Switch | NX20P3483 | NXP Semiconductors | USB PD 向け Sink/Source両方対応、Sink で最大 100W 対応（Sink：VBUS 20V＆5A、Source：VBUS 6V & 3.4A） |
| FPF2895C | Onsemi | 小型パッケージ（2.6mm x 1.7mm）、豊富な保護機能 | |
| MUX / Redirver | PTN36043 | NXP Semiconductors | USB 3.1 Gen1 1x2 (TX/RX) Active MUX 機能搭載 Multi Port Re-driver |
| MUX | FL7201 | Parade Technologies | USB Type-C マルチプレクサーまたはデマルチプレクサーアプリケーションに適した 2:1 双方向パッシブスイッチ |
| Protect | MAX20323 | Analog Devices | USB Type-C CCピン過電圧プロテクター。OVLOスレッショルド：5.75V ±0.2V、サージ耐性：±90V |
| MAX17613A | 4.5V～60V、3A電流リミッター、OV、UV、および逆方向保護内蔵（VBUS用サージストッパー） | ||
| NX20P0408 | NXP Semiconductors | USB2.0 D+/- 信号ライン向け過電圧保護 | |
| NX20P0407 | CC、SBU 信号ライン向け過電圧保護 | ||
| Redriver | PTN36241G | NXP Semiconductors | USB 3.1 Gen1 1x1(TX/RX) Single Port Redriver |
| PTN36502 | USB3.1 Gen1 & Alternate 4 Lane DP1.2 対応 Re-driver | ||
| USB super speed Lane | ー | Intel | FPGAのトランシーバーブロック＋パートナーのIPで対応可能 |
3. 映像も出力可能な Alternative Mode
USB Type Cを用いて、ディスプレイなどの映像出力もおこなえるAlternative Modeを想定したブロック図です。
ブロック図
提案デバイス一覧
USB Type C Alternative Mode ブロック図で、提案可能なデバイスを以下の表にまとめました。
| 機能 | 型番 | メーカー名 | 製品概要 |
| Buck-Boost | MAX77961/MAX77962 | Analog Devices | 3A/6A 25VIN USB-Cバックブーストチャージャー、FET内蔵、2S/3Sリチウムイオンバッテリー用 |
| CC logic PD controller | PTN5110 | NXP Semiconductors | USB Type-C CC検出およびPower Delivery (PD)物理層機能を実装可能なコントローラー |
| FL7112 | Parade Technologies | PD 3.0をサポートする高度なType-C Power Deliveryコントローラー | |
| FL7102 | PD 3.0をサポートする高度なType-C Power Deliveryコントローラー | ||
| Charger | MAX77751 | Analog Devices | USB Type-C用のCC、BC1.2検出（５V,3AまででPDには非対応）＋1セルリチウムイオン電池チャージャー（JETA準拠） |
| Load Switch | PTN36043 | NXP Semiconductors | Sink/Source両方、100W対応、VBUS 20V耐圧 5A |
| FPF2895C | Onsemi | 小型パッケージ（2.6mm x 1.7mm）、豊富な保護機能 | |
| MUX | PTN36502 | NXP Semiconductors | USB3.1 and DP の マルチプレクサーと Redriver 機能 |
| FL7201 | Parade Technologies | USB Type-C マルチプレクサーまたはデマルチプレクサーアプリケーションに適した 2:1 双方向パッシブスイッチ | |
| Protect | MAX20323 | Analog Devices | USB Type-C CCピン過電圧プロテクター。OVLOスレッショルド：5.75V ±0.2V、サージ耐性：±90V |
| MAX17613A | 4.5V～60V、3A電流リミッター、OV、UV、および逆方向保護内蔵（VBUS用サージストッパー） | ||
| NX20P0408 | NXP Semiconductors | USB2.0 D+/- 信号ライン向け過電圧保護 | |
| NX20P0407 | CC、SBU 信号ライン向け過電圧保護 | ||
| ブロック図全てを補完 | PS8705 | Parade Technologies | VESA DisplayPort Alt Mode Standard をサポートする USB ホストデバイスに USB Type-Cコネクターを実装するための要件に対応 |
| PS8750 | VESA DisplayPort Alt Mode Standardをサポートする USBホストデバイスに USB Type-Cコネクターを実装するための要件に対応 | ||
| PS8830 | ホストアプリケーション用の USB4、DisplayPort2.0、および Thunderbolt3.0リタイマー製品 | ||
| PS8833 | ホストアプリケーション用の USB4、DisplayPort2.1、および Thunderbolt4リタイマー製品 | ||
| KM864741 | Nuvoton Technology | マルチプロトコル対応双方向Re-Timer、USB4にも対応 | |
| KM864742 | マルチプロトコル対応双方向Re-Timer、e-Marker内蔵、USB4にも対応 |
4. USB信号ライン
USB信号ラインのブロック図になります。
ブロック図
提案デバイス一覧
USB信号ラインのブロック図で、提案可能なデバイスを以下の表にまとめました。
| 機能 | 型番 | メーカー名 | 製品概要 |
| Common Mode Line Filter | 744231091 | Würth Elektronik | 高周波での高いコモンモードノイズ抑制ができ、電流補償されたデータラインフィルター |
| Filter | 885012208094 | セラミック: NP0 (クラス I)、X5R (クラス II)、X7R (クラス II) | |
| 74438356012 | 磁性鉄合金により高定格電流が可能/コンパクトな設計/磁気シールド付き | ||
| 74279226101 | 指定されたピーク電流能力/超低R DC/最大10.5Aの高定格電流 | ||
| SMT Common Mode Line Filter | 7442335600 | 高周波での高いコモンモードノイズ抑制ができ、電流補償されたデータラインフィルター | |
| TVS Diode | 824014885 | 高速ターンオン/低クランプ電圧/超低静電容量 | |
| 824012823 | 高速ターンオン/低クランプ電圧/超低静電容量 | ||
| 824045810 | 高速ターンオン/低クランプ電圧/高いESD耐圧 | ||
| USB Type-C Receptacle | 632723130112 | USB3.1 Type C THR/SMD 1.6mm |
最後に
ここまで、USB Typc Cに関して、ブロック図を通して、紹介しました。
今後の設計への一助となれば幸いです。
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