USB-C menemukan peran yang berkembang dalam produk yang dapat dikenakan dan seluler

Konsumsi energi adalah salah satu tantangan terbesar bagi sektor teknologi seluler. USB-C seharusnya menjadi pilihan konektivitas utama, tetapi semakin disukai karena juga merupakan sarana yang berguna untuk mengelola daya di perangkat portabel.

Dalam ekosistem seluler yang terus berkembang ini, perangkat menjadi semakin cerdas dan kuat, yang berarti semua perangkat membutuhkan lebih banyak energi untuk bekerja. Meskipun produsen berusaha untuk mengurangi konsumsi baterai, masalah umum dengan smartphone, perangkat yang dapat dikenakan, gelang kebugaran, tablet, dan laptop adalah konsumsi energi yang tinggi setelah beberapa jam penggunaan pada kapasitas penuh, yang memerlukan sesi dengan catu daya untuk mengisi ulang baterai. . Oleh karena itu, salah satu dari banyak tantangan bagi desainer adalah menilai faktor energi, memperkirakan energi yang dibutuhkan, dan merancang konfigurasi manajemen daya yang sangat efisien.

Dalam desain sistem pengisian nirkabel, parameter mendasar diwakili oleh jumlah daya pengisian yang diperlukan untuk mengisi ulang baterai. Daya yang diterima tergantung pada faktor yang tak terhitung banyaknya, termasuk tingkat daya yang ditransmisikan, jarak, dan keselarasan antara belitan transmisi dan penerima, jika tidak didefinisikan sebagai "kopling" dan, akhirnya, toleransi komponen pemancar dan penerima. Tidak ada yang punya waktu untuk menunggu baterai diisi ulang:semakin pendek waktu untuk mengisi ulang baterai, semakin baik pengalaman pengguna. Ini dipahami dengan baik di pasar elektronik konsumen dan semua merek besar berusaha mengurangi waktu pengisian daya.

Perangkat dengan port USB-C mengisi ulang dengan cepat dan menawarkan kecepatan transfer ultra-cepat untuk koneksi ke periferal dan perangkat eksternal. USB-C juga mendukung output audio dan video dan kompatibel dengan tampilan HDMI, VGA, dan DisplayPort. USB-C berada di jalur yang tepat untuk menjadi standar industri bagi produsen semua jenis perangkat.

Namun sementara USB-C menyederhanakan berbagai hal untuk pengguna akhir, hal itu meningkatkan kompleksitas dari sudut pandang desain dan teknik. Ada tantangan desain dan pengujian substansial yang harus dihadapi desainer dengan pembuatan konektor daya USB Type-C yang memungkinkan kompatibilitas dan penggunaan yang dapat dibalik dengan semua jenis lainnya. Port USB telah berkembang dari penggunaan awalnya terutama sebagai antarmuka data, kemudian menjadi sarana utama untuk mengisi daya perangkat elektronik portabel.

Gambar 1:chip tunggal SM58IP04

Silicon Mitus memiliki empat lini produk yang ditujukan untuk pasar perangkat seluler dan elektronik konsumen, pasar layar LCD dan OLED, dan pasar aksesori pengisian daya. Aplikasi utama adalah sirkuit terpadu manajemen daya (PMIC) untuk aplikasi ponsel cerdas seperti IF PMIC/Manajemen baterai dengan pengisian cepat, solusi USB Type-C lengkap, dan pengisi daya nirkabel; Solusi PMIC untuk layar LCD dan OLED untuk smartphone, monitor, dan TV besar; Produk audio untuk amplifier Kelas-D yang ditingkatkan, codec audio performa tinggi, dan suara permukaan untuk tampilan panel datar; Solusi PMIC untuk aplikasi komputasi dan pengisi daya baterai USB Type-C.

“Kami telah mengirimkan lebih dari 3,5 miliar IC di pasar ini hingga saat ini.” kata Youm Huh, CEO Silicon Mitus, sebuah perusahaan Korea Selatan yang berbasis di Pangyo (Seoul) yang mengkhususkan diri pada produk IC analog. “Otomotif adalah pasar lain yang kami tangani dengan PMIC, serta produk audio untuk infotainment otomotif dan modul tampilan. Silicon Mitus menyediakan IC manajemen Daya untuk memodulasi produsen kamera tampak belakang mobil generasi terbaru (mengganti kaca spion).”

Silicon Mitus baru-baru ini mengumumkan SM58IP04:USB Type-C Narrow V_DC chip tunggal buck-boost Pengisi daya (NVDC) yang menargetkan aplikasi baterai 2S/3S dan 4S. Ini mencapai efisiensi hingga 95% saat dalam mode buck- atau boost mengisi daya baterai hingga 6 A karena manajemen termal tingkat lanjut.

“Kami sangat puas dengan kinerja SM58IP04:telah diadopsi dengan cepat dalam aplikasi komputasi di mana produk ini sangat efektif dalam memberikan kinerja yang hebat, dengan ukuran solusi PCB kecil dan penghematan biaya,” kata Gianfranco Scherini, VP perusahaan dari pengembangan bisnis. “Produk ini menggabungkan fitur pengisi daya baterai multi-sel dengan dukungan penuh dari spesifikasi USB Type-C dan PD.”

Standar USB Type-C memenuhi kebutuhan pasar dalam hal pengiriman daya dan kecepatan data, tetapi di atas semua itu, dalam hal jumlah perangkat yang dapat saling terhubung yang terus meningkat. Ini adalah konektor yang dapat dibalik, artinya Anda tidak perlu mengetahui arah koneksi. Standar USB Type-C beradaptasi untuk menjadi koneksi yang sempurna untuk aksesori dan periferal eksternal, tetapi juga untuk menyalakan laptop dan perangkat lain. Memang, standar Pengiriman Daya (PD) USB Type-C mendukung arus hingga 5A dan 20V, sehingga memungkinkan untuk menyalurkan daya hingga 100Watt. Mengingat level saat ini, standar memerlukan perlindungan yang sesuai, yang tanpanya dapat merusak perangkat.

“Kami telah membuktikan bahwa strategi kami untuk mendorong efisiensi buck-boost kami dan pada saat yang sama secara agresif menargetkan tingkat integrasi tertinggi adalah tepat. Pelanggan sangat menghargai keuntungan dari solusi sederhana dan sangat efisien yang mengintegrasikan dukungan penuh untuk jalur daya USB Type-C bersama dengan pengisi daya baterai. Dengan penggunaan SM58IP04, setiap port USB Type-C berperilaku persis sama dan karenanya, ia menawarkan tingkat fleksibilitas lain untuk desain sistem saat mencoba mengakomodasi faktor bentuk yang berbeda dengan platform yang sama. Kami melihat potensi di USB Type-C dengan dirilisnya spesifikasi Power Delivery 3.0 dan dalam jumlah besar model penggunaan baru, dan ini baru permulaan. Mari kita pikirkan tentang kemampuan untuk menghasilkan daya hingga 100Watt — 5Amp * 20 volt — dengan kemungkinan untuk menegosiasikan nilai tegangan dan arus dalam bentuk atau bentuk apa pun yang diperlukan, ” kata Scherini.

Kendala utama untuk menerapkan solusi hemat energi terletak pada manajemen termal. Kemajuan teknologi dalam desain terus meningkatkan kebutuhan untuk melindungi komponen dari penumpukan panas. Untuk produsen semikonduktor, kemasan silikon adalah faktor pembeda utama. Spesifikasi seperti disipasi termal dan persyaratan sistem keseluruhan sangat bergantung pada kemasannya.

“Manajemen termal memainkan peran yang sangat penting. Saat konsumen bergerak menuju PC notebook yang lebih ramping dan tanpa kipas, salah satu tantangannya adalah menjaga sistem dalam suhu yang nyaman untuk disentuh dan dalam kisaran suhu operasi IC,” kata Huh.

Salah satu kondisi kritis terjadi saat pengguna menghubungkan sistem dengan catu daya:untuk memungkinkan pengguna mengisi ulang perangkat dalam waktu sesingkat mungkin, kami perlu memompa daya sebanyak mungkin ke baterai sekaligus. Misalnya, di PC notebook dan aplikasi Chromebook, pengisi daya biasanya menyalurkan daya antara 45 hingga 65 Watt ke baterai. Ini menyiratkan bahwa dengan setiap poin persentase kehilangan efisiensi, lebih dari setengah watt dihamburkan secara lokal pada area yang sangat kecil dari papan PCB dan menghasilkan panas yang meningkatkan suhu lokal.

Gambar 2:tata letak sirkuit untuk chip tunggal SM58IP04

Oleh karena itu, persyaratan kinerja perangkat keras semakin mengarah pada elektronik menuju arsitektur dengan efisiensi energi tinggi, sehingga dapat mendukung lebih banyak konfigurasi dan kontrol yang akurat untuk mempertahankan karakteristik perangkat dalam waktu dekat.

“SM58IP04 membantu memecahkan masalah ini dengan mengatasi efisiensi tinggi dari buck-boost dan disipasi termal yang optimal dengan teknologi paket yang memaksimalkan aliran panas melalui PCB. Semakin tinggi efisiensi pengisi daya, semakin kecil jumlah daya yang dihamburkan di dalam penutup perangkat, semakin baik panas yang hilang melalui motherboard, semakin rendah suhu dalam sistem,” kata Huh.

“Untuk mendukung pertumbuhan penelitian dan pengembangan, pada tahun 2017 kami membuka Pusat Desain baru di Pavia, Italia, di mana kami menemukan kumpulan desainer analog terampil yang menarik. Kami siap untuk menghadirkan produk pengisi baterai generasi terbaru sehingga pelanggan kami dapat memanfaatkan fitur USB Type-C di aplikasi Mobile dan Laptop,” kata Huh.

“Itulah sebabnya kami memutuskan untuk berinvestasi dalam pengisi daya baterai USB Type-C untuk aplikasi laptop/Chromebook dan pembagi tutup yang digunakan dalam aplikasi seluler. Tegangan keluaran SM58IP04 dapat diprogram dengan perincian 12,5mV — sepenuhnya sesuai dengan USB PD3.0 yang membutuhkan langkah minimum 20mV. Dengan portofolio produk kami, Silicon Mitus memungkinkan arsitektur baru untuk pengisi daya baterai yang dapat melewati konversi daya internal apa pun di perangkat, sehingga menghilangkan sumber utama kehilangan daya sambil menjaga arus mengalir ke kabel dalam 3A. Ini menghilangkan kebutuhan akan kabel yang lebih mahal, seperti di atas 3A, standar USB memerlukan penggunaan kabel e-marked yang lebih mahal,” tambah Huh.

Perangkat manajemen daya semakin pintar dan efisien. Permintaan akan perangkat tersebut meningkat pesat karena fitur dan teknologi canggih. Pasar PMIC global diperkirakan akan berkembang ke CAGR sebesar 4,6% selama beberapa tahun ke depan dan mencapai $56,48 miliar pada tahun 2026.