Bagaimana USB Type-C dapat mengurangi kebingungan adaptor daya konsumen – dan mengurangi limbah elektronik global
Industri elektronik konsumen menderita masalah limbah elektronik yang sangat besar. Laporan Global E-waste Monitor terbaru menunjukkan bahwa sekitar 1 juta ton adaptor daya diproduksi setiap tahun. Pengisi daya ini dikirimkan bersama perangkat konsumen portabel seperti PC laptop, tablet, ponsel, kamera, speaker pintar, perkakas listrik, dan banyak jenis produk lainnya.
Secara fungsional, adaptor ini sangat mirip. Mereka mampu beroperasi pada rentang tegangan input listrik 85 V hingga 264 Vac untuk digunakan di mana saja di dunia. Selain itu, untuk sebagian besar perangkat, keluaran daya terukurnya kurang dari 100 W. Namun, jarang produsen saat ini yang memungkinkan untuk menggunakan adaptor satu perangkat untuk memberi daya pada produk yang berbeda. Faktanya, industri ini telah berhasil menciptakan serangkaian versi konektor daya barel dasar yang mirip secara kosmetik tetapi secara fungsi tidak kompatibel (lihat Gambar 1).
Gambar 1:Beragam konektor barel digunakan pada adaptor daya dan pengisi daya baterai. (Sumber:Cypress)
Hal ini menimbulkan kebingungan bagi konsumen yang merasa sulit untuk membedakan satu jenis konektor barel dari yang lain. Saat adaptor daya perangkat hilang atau rusak, pembelian pengganti memerlukan pemeriksaan yang cermat bahwa suku cadang pengganti kompatibel dengan perangkat yang membutuhkannya. Dan setiap kali pengguna membutuhkan atau ingin mengganti perangkat elektronik, pengisi daya akan dibuang, menambah akumulasi limbah elektronik dunia.
Idealnya, konsumen dapat menggunakan adaptor dan konektor daya yang sama di beberapa perangkat. Konektor universal semacam itu akan meningkatkan pengalaman pengguna serta menghemat biaya yang dikeluarkan produsen saat ini untuk memproduksi dan mengirimkan adaptor dengan setiap produk yang mereka buat.
Konsorsium industri baru tidak perlu melakukan respons terkoordinasi karena konektor semacam itu sudah ada, mudah diterapkan, dan sudah tersedia:konektor USB Type-C. Antarmuka ini didukung oleh protokol Pengiriman Daya USB (PD) terbaru, standar industri untuk menyediakan daya maksimum 100 W (hingga 20 V hingga 5 A) ke perangkat yang menggunakan daya.
Fitur USB Type-C yang ramah konsumen
USB – Universal Serial Bus – adalah teknologi antarmuka yang menyediakan protokol untuk komunikasi data dan pengiriman daya. Organisasi penetapan standar USB – USB Implementers Forum (USB-IF) – menguraikan spesifikasi pengujian ketat yang digunakan untuk memvalidasi kesesuaian perangkat USB dengan standar. Ini juga secara ketat memberlakukan persyaratan interoperabilitas untuk perangkat berlabel USB-certified.
Hasilnya, melalui pengalaman, konsumen memahami bahwa keberadaan logo USB pada konektor atau kabel menunjukkan bahwa itu kompatibel dengan unit lain yang membawa logo USB. Selain itu, konektor dan kabel USB Type-C itu sendiri sangat ramah konsumen karena bersifat reversibel dan agnostik arah.
Bagi konsumen, tidak ada pembelajaran atau kebiasaan baru yang perlu diperoleh sebelum mengadopsi pengisi daya USB Type-C sebagai catu daya universal untuk perangkat bertenaga baterai. Ini termasuk komputer laptop dan ponsel cerdas serta perangkat yang tidak mengirim dan menerima data, seperti speaker pintar, alat cukur, dan perkakas listrik, dll. Pengisi daya USB Type-C sudah tersedia dengan mudah saat ini:lebih dari 500 USB Type-C pihak ketiga adaptor, pengisi daya, dan bank daya dari berbagai produsen sudah tersedia untuk dibeli secara online atau di toko-toko di seluruh dunia.
Dengan menggunakan USB Type-C sebagai konektor daya universal alih-alih konektor barel berpemilik, produsen perangkat mengurangi kontribusinya terhadap masalah limbah elektronik. OEM juga dapat memilih untuk menghemat biaya produksi dan pengiriman yang timbul saat menggabungkan adaptor daya dengan produknya. Produsen headset Bluetooth, kamera aksi, dan perangkat serupa lainnya telah mengambil langkah untuk tidak mengirimkan pengisi daya secara default dengan produk baru mereka.
Saat ini, ratusan model komputer laptop dan ponsel dari merek seperti HP, Dell Apple, Lenovo, Acer, Asus, Huawei, dan Samsung dilengkapi antarmuka catu daya dan pengisi daya USB Type-C. Penetrasi catu daya USB Type-C di komputer laptop dan ponsel akan mencapai 100% dalam waktu dekat.
Cara tercepat untuk menerapkan desain power sink USB Type-C baru
Teknologi USB yang mendukung pengisi daya baterai universal siap digunakan hari ini. Standar USB mencapai interoperabilitas melalui komunikasi antara 'host' – seperti pengisi daya – dan 'perangkat bertenaga'.
Komunikasi di bawah protokol USB-PD memungkinkan perangkat bertenaga untuk:
mendeteksi pengisi daya saat terhubung melalui kabel USB Type-C
temukan profil daya – yang menentukan parameter termasuk tegangan dan arus maksimum yang dipasok ke perangkat yang dialiri daya – yang didukung pengisi daya
tentukan profil yang diperlukan perangkat dari profil daya yang didukung pengisi daya
Karena teknologi USB menggabungkan komunikasi data serta protokol pengiriman daya, pemasar dan pengembang produk mungkin khawatir bahwa implementasi desain lebih sulit, kompleks, dan panjang daripada rangkaian catu daya konektor barel yang sederhana, tidak dapat dikonfigurasi, dan tidak memberi sinyal. . Bahkan, desain proof-of-concept untuk sistem input daya USB PD 3.0 melalui stopkontak USB Type-C dapat diselesaikan dalam hitungan menit. Menerapkan desain produksi juga sangat sederhana, hanya membutuhkan sedikit komponen dan tanpa pengembangan firmware.
Rute tercepat menuju desain proof-of-concept untuk input daya USB Type-C adalah dengan menggunakan kit pengembangan yang memiliki pengontrol, transceiver, dan firmware protokol USB PD 3.0 bawaan. Misalnya, Cypress Semiconductor CY4533 EZ-PD™ Barrel Connector Replacement (BCR) Kit berdasarkan chip EZ-PD CYPD3177 BCR adalah papan berukuran kartu kredit kecil yang mencakup soket USB Type-C, EZ-PD BCR chip, sejumlah kecil komponen sederhana yang diperlukan untuk mengkonfigurasi arus dan tegangan input. Kit ini memungkinkan pengembang produk untuk dengan cepat membuat prototipe input daya USB Type-C ke desain mereka, menggantikan konektor barel.
klik untuk gambar lebih besar Gambar 2:Membuat input daya USB Type-C universal ke speaker pintar menggunakan EZ-PD BCR Kit dari Cypress Semiconductor. (Sumber:Cypress)
Gambar 2 menunjukkan bagaimana kit dapat digunakan untuk merancang prototipe input daya USB Type-C untuk menggantikan input daya konektor barel yang ada ke speaker pintar. Pertama, pengembang memulai dengan memilih pengisi daya USB Type-C yang mendukung profil daya yang diperlukan. Standar USB PD 3.0 menetapkan opsi tegangan keluaran 5 V, 9 V, 12 V, 15 V, dan 20 V dan arus keluaran hingga 5 A. Speaker pintar memerlukan masukan 15 V pada 2 A.
Kedua, berikan speaker dengan input daya yang benar dengan memilih profil daya yang telah dikonfigurasi sebelumnya. Dengan kit pengembangan, ini dilakukan dengan memutar sakelar putar. Terakhir, pasang kabel dari konektor barel speaker ke blok terminal kit, colokkan konektor barel ke speaker, dan aktifkan untuk menguji pengoperasian yang benar.
Dalam sistem prototipe ini, pengontrol USB melakukan semua fungsi pengiriman daya USB. Ini termasuk mengelola komunikasi antara unit daya dan pengisi daya serta menghidupkan dan mematikan sakelar beban untuk memulai/menghentikan suplai ke unit daya. Pengontrol juga melindungi unit daya dari kerusakan yang disebabkan oleh kondisi korsleting, tegangan berlebih, atau tegangan rendah dan memberikan perlindungan ESD tingkat sistem hingga 15 kV. Karena pengontrol USB dilengkapi dengan firmware protokol USB PD 3.0, tidak ada persyaratan pengembangan perangkat lunak untuk melakukan penggantian konektor barel.
Setelah pengujian prototipe telah memverifikasi pengoperasian yang tepat dari penggantian konektor barel USB Type-C, pengembang harus mengubah prototipe menjadi desain produksi. Karena pengontrol USB saat ini adalah perangkat yang sangat terintegrasi, ini adalah proses yang relatif mudah. Gambar 3 menunjukkan rangkaian lengkap untuk pengiriman daya USB Type-C yang membutuhkan kurang dari sepuluh komponen eksternal.
klik untuk gambar lebih besar Gambar 3:Sirkuit aplikasi tipikal untuk penggantian konektor barel USB Type-C berdasarkan pengontrol pengiriman daya CYPD3177. (Sumber:Cypress)
Komponen tersebut adalah:
Wadah USB Tipe-C. Karena ini adalah bagian standar, biaya wadahnya rendah. Harganya akan terus turun berkat skala ekonomi yang diciptakan oleh adopsi antarmuka USB Type-C dalam produk bervolume tinggi seperti komputer laptop dan ponsel.
Pengontrol USB, yang terhubung ke pengontrol host perangkat (jika diinginkan, tetapi tidak diperlukan) melalui I
2
antarmuka C.
Jaringan pembagi resistor untuk memilih tegangan keluaran dan nilai arus yang diinginkan.
Nilai untuk resistor disediakan dalam tabel di lembar data pengontrol USB. Karena dimensi kecil dari stopkontak USB Type-C – hanya setinggi 2,4 mm – ruang yang ditempati oleh rangkaian daya lengkap sebanding dengan catu daya konektor barel yang diganti.
Hijau dan nyaman
Anda mungkin juga tertarik dengan artikel Tersemat terkait ini:
USB-C semakin berperan dalam produk perangkat yang dapat dikenakan dan seluler
Merancang pengisi daya baterai yang dapat dioperasikan
Debugging USB Type-C dan desain sistem pengiriman daya USB
Manfaat lingkungan, komersial, dan konsumen dari mengganti kebanyakan jenis konektor barel dengan pengisi daya universal untuk perangkat bertenaga baterai <100 W sangat besar:
Pengurangan limbah elektronik
Pengurangan penggunaan bahan untuk pembuatan pengisi daya sekali pakai
Pengurangan jumlah unit penyimpanan stok pengisi daya untuk OEM yang mengirimkan pengisi daya berbeda untuk setiap produk
Satu pengisi daya untuk semua perangkat yang dimiliki konsumen
Penggantian pengisi daya yang salah atau salah tempat dengan mudah
