Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介「USB-C電力供給を始めよう」（メルマガアーカイブ）

　「アプリケーションラボ」は、Digi-Key社のご協力をいただいて、Digi-Key社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

　今回は、その中からUSB Type-Cにより電源を外部デバイスに供給する方法に関する解説記事の概要をご紹介します。

■USB-C電力供給を始めよう

　USB Type-C(USB-Cと簡略して表記される)は、USB3.1規格とほぼ同時に公開されましたが、データ通信の仕様ではなく小型USBコネクタの新規格です。従来のUSBコネクタの種類が増えたことによる互換性の不便さを解消し、表裏逆挿しを可能にすることが大きな目的です。加えて、USB3.0では最大4.5W(5V/900mA)だった電力供給が最大100W(20V/5A)まで可能になり、USBインターフェースは補助電源ではなく主電源として使用できるようになりました。

　【アプリケーションラボ】の技術解説では、USB-Cコネクタで100Wの電力供給を実装する際の注意点について詳しく解説しています。100Wの電力供給には、USB-Cで追加された4本のVBUSピンを使用します。ただし、ユーザーの安全性を確保するために慎重な基板レイアウトが必要になります。また、USB-Cコネクタの選択も重要で、記事ではAmphenolのUSB-Cレセプタクルコネクタが推奨されています。電源をレセプタクルコネクタに供給するときに、USBホストとデバイス間でハンドシェイクを行って、供給する電力量を決定する必要があり、そのためのコントローラとしてSTMicroelectronicsのSTUSB1700などを使用すると、USB-Cシステムの安全設計が大幅に簡素化され、開発者の負担も軽減されます。是非参考にしてください。

Amphenol FCI(USB-Cレセプタクルコネクタ) 【10137062-00021LF】　353円
Amphenol FCI(USB-Cレセプタクルコネクタ) 【10132328-10011LF】　412円
USB Type-Cソースコントローラ 【STUSB1700】　382円

　 ワイヤレス給電とは、ケーブルなどを接続せずに電力を送ることです。例えば、最新のスマートフォンなどでは、充電用のマットの上に置くだけで充電ができるようになっています。今回ご紹介する「ワイヤレス給電送信回路」と「ワイヤレス給電受信回路」を組み合わせることで、リチウムイオン電池をワイヤレスで充電することができます。電気的に絶縁された装置に応用するワイヤレス給電の実験や過酷な環境で使用するワイヤレス給電システムの試作などにご利用いただけます。

　ワイヤレス給電送信回路には、アナログデバイセズ社のワイヤレスパワートランスミッタLTC4125を使用しています。LTC4125は、外部に接続したLC回路の共振周波数と一致するように、自動的に駆動周波数を調整するAutoResonantスイッチング機能があり、入力電源(3V～5.5V)から受信回路側の同調レシーバに最大5Wの電力を供給することができます。

また、ワイヤレス給電受信回路には、アナログデバイセズ社のワイヤレスパワーレシーバ/バッテリチャージャLTC4120-4.2を使用しています。LTC4120-4.2は、入力電圧を効率よく安定化する動的整合化制御機能(DHC)を内蔵し、LTC4125から送られてきた電力を、4.2Vの電圧に固定し安定した電流で出力します。さらに、同期整流式の降圧バッテリチャージャとして機能し、リチウムイオン電池を効率よく充電します。

●ワイヤレス給電送信回路とワイヤレス給電受信回路の仕様

【ワイヤレス給電送信回路】
・入力電圧範囲：3V～5.5V
・入出力端子：VIN、LTX1、LTX2(LTX1-LTX2間に送電コイルを接続)、GND
・送信電力：5W
・AutoResonantスイッチング機能、異物検出機能

ワイヤレス給電送信回路 【MEB-LTC4125-T】　8,540円

【ワイヤレス給電受信回路】
・入力電圧範囲：12.5V～40V
・出力フロート電圧：4.2V
・充電電流：400mA(CHG1ショート、CHG2オープン)、200mA(CHG1オープン、CHG2ショート)
・入出力端子：LRX1、LRX2(LRX1-LRX2間に受電コイルを接続)、VBAT、GND
・設定用ジャンパ：CHG1、CHG2

ワイヤレス給電受信回路 【MEB-LTC4120-R】　7,500円