Giải pháp thử nghiệm bộ sạc nhanh sử dụng 6010 ATE

Để hỗ trợ test hàng loạt bộ sạc nhanh cho thiết bị di động, hãng Prodigit đã phát triển bộ mô phỏng sạc nhanh 99094. Hệ thống thử nghiệm hoàn toàn tự động cung cấp mô phỏng giao thức sạc nhanh cho các thiết bị hỗ trợ sạc nhanh như Pump Express, USB (PD) và các thiết bị khác.

Model 99094 chứa bộ mô phỏng sạc nhanh 4 kênh. Hệ thống 6010 ATE có thể mô phỏng đồng thời bốn tín hiệu điều khiển sạc nhanh cho bộ sạc dành cho điện thoại di động, máy tính bảng và máy tính xách tay. Nhiều công nghệ và giao thức sạc nhanh được hỗ trợ để thử nghiệm và kiểm định chất lượng cho hàng loạt bộ sạc thế hệ mới này.

Mỗi kênh trong số bốn kênh giả lập của 99094 có một đầu nối  giao diện 15 Pin, xem mô tả ở hình 1. Mỗi đầu nối này bao gồm hai bộ tín hiệu điều khiển (CHA và CHB) để hỗ trợ thử nghiệm dây chuyền sản xuất thông lượng cao bằng cách sử dụng chuyển mạch cố định thử nghiệm A/B kép. Mỗi chỉ định chân kết nối được hiển thị trong Bảng 1.


1. Bộ sạc nhanh 2.0 và 3.0

Để đáp ứng cho những tiến bộ nhanh chóng của các thiết bị cầm tay, điện thoại di động và máy tính bảng, dung lượng pin của chúng cũng tăng lên. Việc sử dụng các loại sạc chuẩn 5V / 1A, 5W hiện nay dẫn đến thời gian sạc quá lâu. Các tiêu chuẩn sạc mới đã được phát triển để giảm thời gian sạc. Bộ sạc chuẩn QC 1.0, 5V/2A, 10W giảm thời gian sạc xuống 50% so với bộ sạc 5W cơ bản.

Tiêu chuẩn Quick Charge 2.0 của Qualcomm có thể cung cấp khả năng sạc thiết bị di động nhanh hơn nữa. Các thiết bị di động và bộ sạc đáp ứng giao thức Quick Charge 2.0 đều sử dụng hướng dẫn từ thiết bị di động để tăng công suất đầu ra của bộ sạc khi cần thiết nhằm đạt được tốc độ sạc pin nhanh nhất cho thiết bị di động.

Cụ thể, giao thức Quick Charge 2.0 cung cấp điện áp đầu ra 5V, 9V, 12V và 20V và tối đa là 18W sạc bốn mức điện áp. QC 2.0 có biểu tượng tia chớp nằm trong một vòng tròn có chỉ báo Class A hoặc Class B như hình dưới đây. Class A hỗ trợ ba mức điện áp (5/9/12V) trong khi Class B hỗ trợ bốn mức điện áp (5/9/12/20V).


Nguyên lý sạc QC2.0

Bộ sạc phát hiện điện áp D+ và D- trên USB để điều khiển điện áp đầu ra của bộ sạc, như trong Bảng 2:


Bộ mô phỏng sạc nhanh 99094 Prodigit được sử dụng trong 6010 ATE có thể mô phỏng các kết hợp điện áp D +, D-  khác nhau phục vụ thử nghiệm QC 2.0, để xác định điện áp đầu ra của bộ sạc đang kiểm tra. 99094 cũng mô phỏng kết nối và ngắt kết nối với bộ sạc để xác minh rằng bộ sạc có thể tự động thay đổi đầu ra điện áp cao xuống 5V.Xác định bộ sạc đáp ứng thông số Quick Charge 2.0 hay không


Hiện nay có rất nhiều nhà sản xuất sản phẩm hỗ trợ thiết bị sạc nhanh như HTC, SONY, MOTOROLA, Google, Samsung, Asus, v.v.

Vì Quick Charge 2.0 có lợi thế lớn về hiệu suất trong việc giảm thời gian sạc, nên rất tiện lợi cho người dùng. Hi vọng Quick Charge 2.0 sẽ trở nên phổ biến hơn. Điều này đòi hỏi bộ sạc phải được thiết kế lại từ tiêu chuẩn hiện tại 5V/1A @ 5W sang tiêu chuẩn QC 15W hoặc 18W để có thể hỗ trợ sạc nhanh.

Ngoài Quick Charge 2.0, Qualcomm cũng giới thiệu thế hệ tiếp theo của công nghệ sạc nhanh Quick Charge 3.0. QC 3.0 thậm chí sử dụng thuật toán điện áp chính xác được gọi là thuật toán thông minh lựa chọn điện áp tối ưu hoặc INOV. Thuật toán này có thể giảm suy hao công suất lên đến 45%. Bộ sạc Quick Charge 3.0 có thể điều chỉnh điện áp đầu ra với độ phân giải 0,2V, từ 3,6V đến 20V, để có được điện áp thích hợp nhất cho điện thoại di động, đồng thời cải thiện hiệu suất sạc và hạn chế vấn đề về nhiệt.

Nguyên lý sạc QC 3.0

Bộ sạc phát hiện D + và D trên điện áp và xung USB để điều khiển điện áp đầu ra của bộ sạc, mô tả như bảng bên dưới


Sự khác biệt giữa QC 3.0 và QC 2.0 là khả năng tăng độ phân giải tinh chỉnh điện áp. D + PULSE cho phép tăng điện áp Vout 0,2V, D-PULSE cho phép giảm điện áp Vout 0,2V. Kết quả kiểm tra được hiển thị bên dưới. 16 bước D+ PULSE tăng điện áp Vout 3.2V trong khi 16 bước D-PULSE giảm điện áp Vout 3.2V.


Prodigit 99094 là Bộ mô phỏng sạc nhanh 4 kênh của 6010 ATE có khả năng mô phỏng điều khiển xung D +, D-  để kiểm soát mức tăng và giảm 0,2V để xác minh và kiểm tra điện áp đầu ra của bộ sạc, nhằm đảm bảo tuân thủ đặc điểm kỹ thuật Quick Charge 3.0. Tham khảo các mẫu được thể hiện trong Hình 5.


2, Pump Express Plus và Pump Express Plus 2.0

Pump Express là sản phẩm sạc nhanh của MediaTek. Pump Express đã được mở rộng lên phiên bản 3.0, sử dụng điện áp cao và dòng điện cao để sạc nhanh.

Giao thức này đã được SONY, Lenovo, Gionee, Meizu và các thương hiệu PC khác sử dụng. Các tính năng của Pump Express cho phép bộ sạc xác định điện áp ban đầu cần thiết để sạc dựa trên dòng điện thiết bị tiêu thụ. Lệnh dòng xung từ PMIC trong điện thoại hoặc thiết bị được gửi đến bộ sạc qua USB Vbus. Bộ sạc điều chỉnh điện áp đầu ra theo hướng dẫn này.

MediaTek hiện có hai thông số kỹ thuật sạc nhanh:

(1) Pump Express Plus cung cấp công suất đầu ra cho bộ sạc nhanh DC nhỏ hơn 15W (5V) tương tự như QC2.0, đầu ra có kiểm soát điện áp cố định: 5V, 7V, 9V, 12V.

(2) Bộ sạc Pump Express Plus 2.0 có công suất đầu ra có thể cao hơn 15W, sự khác biệt so với Pump Express Plus là ở điện áp đầu ra có thể kiểm soát được, tương tự như QC3.0 nhưng dựa trên mức tăng hoặc giảm 0,5V, từ điện áp 5V đến 20V để có được điện áp thích hợp nhất cho điện thoại di động, nhằm cải thiện hiệu suất vấn đề nhiệt.



Nguyên lý của Pump Express
Sử dụng lệnh (phát dòng điện cụ thể) để điều khiển bộ chuyển đổi đầu ra điện áp khác nhau, như trong hình dưới đây, dòng điện Ilow <0,13A, Ihigh> 0,3A, Pump Express phải giảm dòng điện ít nhất 0,3A ngay lập tức trong điện áp chuyển đổi, nếu không điện áp sẽ tự động quay trở lại 5V. Như hình bên dưới.

Prodigit 99094 là Bộ mô phỏng sạc nhanh 4 kênh cho hệ thống 6010 ATE có khả năng mô phỏng các lệnh và tải ở các mức dòng điện khác nhau - Ilow <0,13A, Ihigh> 0,3A- để xác minh và kiểm tra điện áp đầu ra của bộ sạc và đảm bảo tuân thủ với thông số kỹ thuật PE (Pump Express). Tham khảo Hình 6:

3. USB Type-C hỗ trợ sạc (USB-PD)

Việc sử dụng giao diện USB để sạc các thiết bị di động là một nỗ lực nhằm giảm số lượng đầu nối nguồn và bộ sạc điện khác nhau. Nó mang lại sự tiện lợi hơn cho người dùng vì có thể sử dụng cùng một bộ sạc để sạc nhiều thiết bị khác nhau. Nhóm tiêu chuẩn USB IF gần đây đã công bố thông số kỹ thuật chuyền tải điện USB Power Delivery (USB-PD). Thông số kỹ thuật mới này nhằm mục đích cung cấp tới 100W với điện áp 20 V @ 5A. Thông số kỹ thuật mới hỗ trợ 7 cấu hình đầu ra điện áp khác nhau nên để cùng một bộ sạc có thể sạc nhiều loại thiết bị bằng một cáp USB duy nhất với thời gian sạc ngắn nhất có thể, và có thiết bị hỗ trợ.


Nguyên lý Pump Express

USB-PD sử dụng bộ điều chế tín hiệu FSK 24Mhz gắn với VBUS tạo thành lớp giao thức để giao tiếp giữa bộ sạc và thiết bị.

Sau đây là một ví dụ dựa trên điện thoại di động và bộ sạc, được hỗ trợ bởi USB PD:

- PHY của USB OTG giám sát điện áp VBUS. Nếu điện áp VBUS 5V I và phát hiện điện trở kéo xuống chân OTG ID là ít nhất 1K Ohm hiển thị chế độ non OTG Host mode - điện trở ID của chế độ non OTG nhỏ hơn 1K, điều này cho biết kết nối USB hỗ trợ USB PD.

- USB OTG sẽ sử dụng giao thức sạc chuẩn BCS V1.2 thông thường và khởi động trình quản lý chính sách thiết bị USB PD. Trình quản lý chính sách giám sát mức VBUS DC nếu nó được kết hợp với tín hiệu FSK, tín hiệu giải mã nhận tín hiệu từ cấu hình nguồn. khi tuân thủ thông số kỹ thuật USB PD, bộ cấu hình nguồn bao gồm danh sách tất cả các kiểu kết hợp điện áp và dòng điện được hỗ trợ bởi bộ sạc USB PD.

- Điện thoại chọn cặp điện áp và dòng điện từ Cấu hình nguồn theo cấu hình của người dùng, và “chọn” cặp điện áp/dòng rồi “gửi” thông báo Yêu cầu. Sau đó, trình quản lý chính sách sẽ kết hợp tín hiệu FSK với cấp VBUS DC.

- Bộ sạc giải mã tín hiệu FSK và đưa ra thông báo Chấp nhận đến thiết bị cầm tay đồng thời điều chỉnh điện áp và dòng đầu ra của nguồn.

- Điện thoại nhận được thông báo Chấp nhận điều chỉnh điện áp và dòng sạc của IC sạc.

- Điện thoại có thể liên tục gửi tin nhắn Yêu cầu trong khi sạc để yêu cầu bộ sạc thay đổi điện áp và dòng ra để quá trình sạc nhanh hơn.

Bộ mô phỏng sạc nhanh 4 kênh Prodigit’s 99094 trong hệ thống 6010 ATE bao gồm bốn chip điều khiển USB PD có thể mô phỏng thiết bị để xác minh và kiểm tra các quy trình kiểm tra USB PD. Tất cả các thông số kỹ thuật của bộ sạc có thể được kiểm tra dễ dàng bằng 6010 ATE, sau khi lập trình tất cả các quy trình kiểm tra cần thiết trong 6010 ATE. Người vận hành có thể nhận được các báo cáo kiểm tra, rút ngắn hiệu quả thời gian xác minh kiểm tra, để đảm bảo tuân thủ đặc điểm kỹ thuật PD. Xem Hình 8


Kết luận 

Bộ sạc nhanh thế hệ mới cho thiết bị di động không giống như các loại bộ sạc trước đây và không thể sử dụng các phương pháp thông thường để kiểm tra và xác minh các bộ sạc nhanh mới này. Bộ sạc công nghệ sạc nhanh về cơ bản là một nguồn điện cao hơn có thể lập trình, dựa trên yêu cầu của điện thoại di động, máy tính bảng hoặc máy tính xách tay, có thể cung cấp điện áp cao hơn, dòng lớn hơn và công suất cao hơn cho pin điện thoại, máy tính bảng hoặc máy tính xách tay để sạc nhanh hơn mục tiêu như được mô tả trong bài viết này.

99094 là trình mô phỏng bộ sạc nhanh 4 kênh của hệ thống thử nghiệm 6010 ATE. Nó có thể kiểm tra và xác minh bốn bộ sạc nhanh trên dây chuyền sản xuất cùng một lúc. Model 9922, bộ điều khiển bộ sạc nhanh thao tác thủ công độc lập, cũng có thể mô phỏng công nghệ sạc nhanh được mô tả trong bài viết này. Model này rất phù hợp cho các nhu cầu kiểm tra R&D.

Vui lòng để lại thông tin để được tư vấn