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#author("2022-04-19T16:02:45+09:00","","") #author("2022-04-19T16:15:27+09:00","","") NCP4371 Qualcomm Quick Charge 3.0 HVDCPコントローラ NCP4371は、Qualcomm Quick Charge 3.0 (QC 3.0) High Voltage Dedicated Charging Port (HVDCP) Class AおよびClass B仕様に対応したUSB二次側急速充電コントローラです。~ NCP4371は、給電するポータブルデバイス（PD）からのコマンドに基づいて、AC-DC USBアダプタの出力電圧を選択することが可能です。~ 高い充電電圧を選択することで、所定の電力レベルに対する充電電流が減少し、IRドロップが減少してシステム効率が向上します。~ QC3.0のもう一つの利点は、最適な充電電圧を選択できるため、バッテリー充電時間の短縮とPDシステムのコスト削減が可能になることです。~ これにより、PD内で高価なDC-DCコンバーターを使用する必要がなくなります。~ USBバス電圧は、3.6Vから20Vまでの範囲で自由に制御することができます。~ 出力電流は、最大許容電力を超えないように制限されています。~ NCP4371は、アダプタの2次側（絶縁）に配置されます。~ 電圧と電流のフィードバックレギュレーションを備えているため、TL431のようなシャントレギュレータは必要ありません。~ NCP4371は、VBUS=2.2 Vまでの充電電流制限を提供し、ソフト短絡状態の場合に携帯機器を過電流から保護します。~ NCP4371は、USBケーブルが抜かれた場合や5VのみのUSBポートに接続された場合に、出力コンデンサを迅速かつ確実に放電するための安全放電回路を内蔵しています。~ 特徴~ - Qualcomm Quick Charge 3.0 HVDCP Class A/B対応 - 出力電圧は以下のように段階的に設定できます。 クラスA：3.6V～12V~ クラスB：3.6V～20V~ - USB Battery Charging Specification Revision 1.2 (USB BC1.2)対応 - 定電圧・定電流制御 - VBUS = 2.2 Vまでのソフト短絡電流制限回路搭載 - TL431などの2次側シャントレギュレータが不要になる - ケーブル脱着時の出力コンデンサ安全放電回路搭載 - 高速ダイナミック応答 - パワーリミッタ機能内蔵 - 低電源電流 - 広い動作入力電圧範囲：2.2V〜28V - 鉛フリー、ハロゲンフリー/BFRフリー、RoHS指令に対応したデバイスです。 代表的なアプリケーション ~ - スマートフォン、タブレット、その他携帯機器用急速充電AC/DCアダプタ 表1. ピン機能説明~ |ピン No.|端子名|説明| |1|DISCHARGE|この出力は，アンプラグイベントが検出されたときに，VBUS 出力コンデンサを安全に放電するために使用されます。| |2|DRIVE|フィードバックオプトカプラのLEDを駆動する電流シンク型OTAアンプまたはアンプの出力です。補償回路網もここに接続します。| |3|ISNS|出力電流調整用の電流検出入力で、グランドブランチのシャント抵抗に接続します。| |4|COMP|出力電圧変動補正端子。フィードバック補償回路に接続します。| |5|D+|USB D+データライン入力| |6|D-|USB D-データライン入力| |7|GND|GND端子| |8|VCC|電源電圧端子| 表2. 最大定格 |定格|記号|値|単位| |電源電圧|VCC|-0.3～28.0|V| |||±100|mA| |DISCHARGE端子|VDISCHARGE|-0.3 to VCC|V| |||+500/-40|mA| |DRIVE端子|VDRIVE|-0.3 to VCC|V| |||+100/-90|mA| |D+, D-, VSNS, ISNS 入力電圧|VD+, VD-, VVSNS, ViSNS|-0.3～5.5|V| |||±100|mA| |ジャンクション-空気熱抵抗、SOIC8|RθJ-A_SOIC8|160|℃/W| |最高接合部温度|TJMAX|125|℃| |保存温度|TSTG|-60～150|℃| |ESD耐性、人体モデル（注1、4）|ESDHBM|6000|V| |ESD耐性、マシンモデル (注1)|ESDMM|200|V| |ESD耐量、帯電デバイスモデル（注1）|ESDCDM|750|V| 最大定格の表に記載された値を超えるストレスが加わると、デバイスが破損することがあります。~ これらの制限を超えた場合、デバイスの機能を前提としないこと、破損する可能性があること、信頼性に影響を与える可能性があることを示します。~ 1. 安全動作領域については，「電気的特性」及び「アプリケーション情報」を参照してください。~ 2. このデバイスシリーズは，ESD保護機能を内蔵しており，以下の方法でテストされています。~ AEC-Q100-002 (EIA/JESD22-A114)に準拠したESD人体モデル試験。~ AEC-Q100-003 (EIA/JESD22-A115)に基づいて試験されたESDマシン・モデル~ JEDEC規格JESD22-C101Dに準拠したESD帯電デバイスモデル~ ラッチアップ電流最大定格 <100 mA (JEDEC規格準拠) 最大定格表の値に関してJESD78~ 3. 詳細は、弊社「はんだ付け・実装技術リファレンスマニュアル SOLDERRM/D~ 4. D+ vs. D- ピン能力 HBM 2500 V~ 表3. 電気的特性~ -40°C ≤ TJ ≤ 125°C; VCC = 5 V; 特に断りのない限り。代表的な値はTJ = +25°Cにおけるものです。~ |パラメータ|試験条件|記号|最小|標準|最大|単位| |電源||||||| |最低動作入力電圧|電流制限型OTAが有効になるVCC電圧|VCC(最小)|-|-|2.2|V| |VCC HVDCPロジックイネーブル|HVDCPコマンドを受け付けるVCC上昇電圧|VCC(ON)|2.9|3.2|3.4|V| |VCC HVDCPロジックディセーブル|VCC HVDCPコマンドの受理を停止するVCC低下電圧|VCC(OFF)|2.7|3.0|3.2|V| |停止電流||ICC|||300|uA| |電圧制御ループOTA||||||| |トランスコンダクタンス|シンク電流のみ|gmv|-|1|-|S| |電圧制御基準電圧|公称VBUS=5V|VREFV|1.21|1.25|1.29|V| |シンク電流能力||ISINKV|2.0|||mA| |出力電圧検出用分圧抵抗器(プルアップ)||RVSNS_UP||66||kΩ| |出力電圧検出用分圧抵抗器(プルダウン)||RVSNS_DWN||24||kΩ| |電流制御ループ OTA||||||| |トランスコンダクタンス|シンク電流のみ|gmc|-|3|-|S| |電流制御基準電圧|電流制限値A基準設定値|VREFC(A)|10|14|18|mV| ||電流制限値 B 基準設定値|VREFC(B)|12|17|21|| ||電流制限値 C 基準設定値|VREFC(C)|18|22|26|| ||電流制限値 D 基準設定値|VREFC(D)|24|28|32|| ||電流制限値 E 基準設定値|VREFC(E)|29|33|37|| ||電流制限値 F 基準設定値|VREFC(F)|34|38|42|| ||電流制限値 G 基準設定値|VREFC(G)|40|44|48|| ||電流制限値 H 基準設定値|VREFC(H)|53|57|61|| |シンク電流能力||ISINKC|2.0|||mA| |HVDCP||||||| |出力電圧選択リファレンス||VSEL_REF|1.8|2|2.2|V| |データ検出電圧||V DAT_REF|0.25|0.325|0.4|V| |データ線リーク抵抗||R DAT_LKG|300|-|1500|kΩ| |D-プルダウン抵抗||RDM_DWN|14.25|19.53|24.8|kΩ| |DCPモード時D+ - D-間抵抗||RDCP_DAT|||45|Ω| |出力コンデンサ放電部||||||| |放電コンパレータOFF電圧|VBUS_REF = 5 V, VCC 端子で VDIS(OFF)を感知|VDIS(OFF)||5.2||mV| |VCC放電電流|VCC端子の内部電流シンクの放電電流|IDIS(VCC)|||90|mA| |DISCHARGE端子最大シンク電流|DISCHARGE端子の最大シンク電流 VBUSからDISCHARGE端子への推奨外付け抵抗値の最小値はRDIS>=70 (Class A)DISCHARGE 端子はRDIS>=120 (Class B)|IDIS(EXT)||150||mA| 製品のパラメトリック性能は，特に断りのない限り，記載されている試験条件における電気的特性を示しています。~ 異なる条件で動作させた場合，電気的特性で示された性能と異なる場合があります。~ NCP4371は、USB充電器の出力電圧・電流コントローラとして動作するように設計されており、DCDCの2次側に常駐しています。~ ポータブル機器からの要求に応じて出力電圧を調整し、バッテリの充電時間を最適化することが可能です。~ NCP4371は、Qualcomm Quick Charge 3.0 HVDCP仕様に対応しています。~ 出力電圧は、離散的なステップで増減することができます。~ 出力電流は、指定された出力電圧レベルの最大電力制限を超えないように制限されています。~ 内蔵の放電スイッチは、ケーブルが抜かれた場合に出力コンデンサを安全な電圧レベルまで放電させます。~ 電圧レギュレーション~ 電圧調整パスにより、オフライン電源の2次側に電圧シャントレギュレータが不要になります。~ VCCピンの電圧は内部抵抗分割器（RVSNS_UP, RVSNS_DWN）で分割され、内部精密電圧基準VREFVと比較されます。~ この電圧差はトランスコンダクタンスアンプのgmVによって増幅されます。~ アンプ出力電流はDRIVE端子に接続されています。~ このDRIVE端子は，1次側のレギュレーションを行うフォトカプラを駆動します。~ 内部電圧基準VREFVはQualcomm Quick Charge仕様のポータブルデバイスからの指令により調整可能です。~ DRIVE端子とCOMP端子の間には，電圧制御ループ補償回路を接続する必要があります。~ 電流レギュレーション 出力電流は負荷と直列のシャント抵抗R_SENSEによって検出されます。~ R_SENSEの電圧降下は，ISNSトランスコンダクタンスアンプ入力の内部精密電圧基準VREFCと比較されます。~ 電圧差はgmCによって増幅され，アンプの出力電流となり，DRIVE端子に接続されます。~ HVDCPモード 電源投入後、NCP4371のD+とD-はインピーダンスRDCP_DATでショートされ、内部基準電圧VREFVはVBUS電圧5Vに設定されます。~ このデバイスはBC1.2互換モードです。~ Qualcomm Quick Charge仕様に対応した携帯機器が接続された場合、HVDCPとPD間のネゴシエーションが実行されます。~ ネゴシエーションが成功すると、NCP4371はD+とD-のショート接続を開き、D-はRDM_DWNでプルダウンされます。~ NCP4371はHVDCPモードになります。~ D+とD-入力をモニタします。~ 指定された制御パターンに基づき、内部電圧基準値VREFVを調整し、出力電圧を必要な値に増減させます。~ NCP4371にはクラスAとクラスBのバージョンがあります。~ クラスAでは、VBUS =12Vまで出力電圧を変更することができます。~ クラスBでは、最大20Vまでの出力電圧を変更することができます。~ アンプラグイベントが検出されると、デコーダ回路は内部電流シンクをオンにし、出力コンデンサを安全な電圧レベルまで放電させます。~ NCP4371がContinuousモードに設定されている場合、PDの要求にはSingle Requestモードで応答します。~ グループ・リクエスト・モードはサポートしていません。~ 表4．d+とd-出力電圧のコーディング~ |携帯機器||HVDCPクラスA|HVDCPクラスB| |D+|D-|アダプタ電圧|アダプタ電圧| |0.6V|0.6V|12V|12V| |3.3V|0.6V|9V|9V| |0.6V|3.3V|連続モード|連続モード| |3.3V|3.3V|旧電圧|20V| |0.6V|GND|5V|5V|
