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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik USB-C Netzteil


Autor: Stephan M. (Gast)
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Hallo zusammen,

ich würde gerne eigene USB-C Spannungsquellen basteln.
Hierzu dachte ich daran vorerst ein Netzteil mit 5V USB-C Anschluss und 
anschließend eines mit 20V USB-C Anschluss auszustatten.

Bei der +5V Variante dachte ich an folgendes:

CC1: open
CC2: GND (Verbindung mit einem Widerstand<Ra)
VBUS: +5V
GND: GND
SHIELD: GND

Herausgeschaut habe ich mir das ganze aus einem USB-C Kabel zum Handy 
laden und von folgender Website.

http://kevinzhengwork.blogspot.de/2014/09/usb-type...

Bei der +5V Variante bin ich mir ziehmlich sicher. Da ich keine Daten 
übertragen möchte, lasse ich CC1 offen. Möchte ich Daten übertragen, so 
muss CC1 mittels Pullup 10kOhm auf 5V gezogen werden.

Ich hoffe das ist so richtig. Wenn mir das jemand bestätigen oder mich 
korrigieren könnte wäre ich sehr froh, ich habe nicht vor mein Handy 
beim Test zu schrotten.

Bei der +20V Variante weis ich noch garnicht was ich machen soll.

Gruß
Stephan

Autor: A. K. (prx)
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Stephan M. schrieb:
> Bei der +20V Variante weis ich noch garnicht was ich machen soll.

Sieht aus, als wäre dafür ein Kommunikationsprotokoll über CC 
erforderlich. Also nix mit einfach Strom anschliessen.

Autor: Stephan M. (Gast)
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A. K. schrieb:
> Sieht aus, als wäre dafür ein Kommunikationsprotokoll über CC
> erforderlich.

Das dachte ich auch schon, da der Verbraucher ja auch anfordern kann, 
was er will. Das dachte ich aber zu umgehen, indem ich ein 20V only 
Netzteil baue, scheint ja bei 5V auch zu gehen. Dann muss man hald 
aufpassen wo man anschließt.

Autor: (º°)·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.· (Gast)
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> Dann muss man hald aufpassen wo man anschließt.

Man suche hier im Forum mal nach mit Notebooknetzteilen
versorgten USB-Platten.
Mit dem aufpassen ist es "hald" nicht weit her.

Autor: Chris R. (hownottobeseen)
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Hi,

USB Type-C bzw. Power Delivery ist komplizierter als dir lieb sein wird.
Ich hatte leider/zum Glück nur ein sehr kurzes Intermezzo damit, würde 
dir aber definitiv raten, mit den 20 V nicht direkt an den Stecker zu 
gehen.

Um mehr als 5 V zur Verfügung zu stellen, brauchst du zwangsläufig 
Kommunikation - die höheren Spannungen muss die Senke aktiv anfordern:

http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00001953A.pdf
The Power Delivery 2.0 is a port-to-port and port-to-cable communication protocol. The communication can not propagate
throughout an entire device tree like standard USB protocols.

Schau dir mal den TPS65982 an, spätestens mit den verschiedenen 
Application Notes wird dir die Komplexität von USB Type C klar ;-)

Autor: Stephan M. (Gast)
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Vielen Dank für die zahlreichen Antworten. Genau das habe ich leider 
befürchtet und dann wirds für mein Vorhaben eigentlich auch schon zu 
Umständlich. Eventuell befasse ich mich mal mit den Bausteinen um etwas 
zu basteln aber für die aktuelle Idee ist es zu viel Aufwand.

Vielleicht könnt ihr mir noch eine Frage beantworten.

Mein eigentliche Plan wo ich hin wollte ist es ein Akitio Thunder3 an 
ein Ultrabook anzuschließen.

Das Akitio Thunder3 wird über Thunderbolt3/USB-C verbunden liefert aber 
leider nur 5V/3A. Mein Ultrabook benötigt 20V/3A zum laden.

Würde es funktionieren, wenn ich mir einen einfachen Adapter mit USB-C 
Buchsen/Stecker baue um die CC1, CC2, VBUS vom Ladegerät und den Rest 
vom Thunder3 zu beziehen? (siehe Bild)

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Stephan M. schrieb:
> Würde es funktionieren, wenn ich mir einen einfachen Adapter mit USB-C
> Buchsen/Stecker baue um die CC1, CC2, VBUS vom Ladegerät und den Rest
> vom Thunder3 zu beziehen? (siehe Bild)

Ziemlich sicher nicht.

Einerseits ist die Verbindung zwischen diesem Thunder 3 und Deinem 
Ultrabook keine USB-Verbindung, sondern eine Thunderbolt-Verbindung 
(auch wenn dafür aus genialistischer Boshaftigkeit jetzt 
USB-Steckverbinder genutzt werden), andererseits ist die "Battery 
Charging Specification" gerade im Zusammenhang mit USB3.1/C ein 
hochkomplexes Thema.

Autor: USB-TypC-Guy (Gast)
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Hallo Stephan,

Wie bereits erwähnt wurde, ist USB Typ C und Power Delivery recht 
aufwändig. Wenn dein Anschluss Power Delivery bis 20V unterstützen soll, 
brauchst du eine passende Kommunikation, die die 20V mit dem Verbraucher 
ausmacht, und erst dann darf VBUS von 20V anliegen.
Es gibt dazu verschiedene ICs, die für die Abstimmung von Spannung und 
Strom über USB C regelt. Denn auch der Strom muss passend angegeben 
werden, zumindest wenn du mehr als 1.5A hast (glaub ich...).

Ich habe einen TUSB320 verwendet, aber nur für 5V 1.5A oder 3A.

Ich kenne deine Anforderungen an die Leistung nicht, möchtest du aber 
5A/20V übertragen (Maximum von PD 100W). Muss deine Elektronik prüfen, 
ob ein passendes Kabel angeschlossen wurde. Denn alle USB-C-Kabel, die 
USB 3.1 oder Leistungen >60W unterstützen, müssen, soweit ich weiss, 
elektronisch identifizierbar sein. Auch dafür gibt es passende ICs.

Vom "einfach 20V anhängen und aufpassen wo ich einsteck'" rate ich dir 
dringend ab.

Mit freundlichen Grüssen,

Stefan

Autor: Robin R. (elec-lisper)
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USB-TypC-Guy schrieb:
> Vom "einfach 20V anhängen und aufpassen wo ich einsteck'" rate ich dir
> dringend ab.

Im Prinzip bin ich total dafür die Fehlbarkeit menschlichen Handelns
einmal selbst zu erforschen. Lehrgeld fällt jedoch durchaus gerne
mal hoch aus, je nachdem was man da ansteckt.
Von USB-Festplatte mit Urlaubsfotos bis hin zum neuen 5V-Prototypen-PCB
was man gerade fertig bestückt hat und in aller Vorfreude kurz antesten 
will.

Aber gerade sowas wie Überspannung zeigt sich ja gerne erst zu spät.
Da stöpselt man sein Arduino-China-Clone an, wirft ihn mit angehängtem
USB-Kabel in ein Papiermülleimer, geht ausm Zimmer und kehrt
nach 5min in ein Flammenmeer zurück. Am Ende des Tages ist dann wieder
ein Wohnungsbrand mit 5 Toten und 14 Verletzten zu bedauern und ein
Flugzeug stürzt wegen starker Rauchentwicklung auch noch ab.

Gut, das isn Extrema, aber zwischen dem und "es passiert nix" gibts
so viele Möglichkeiten.

Autor: Stephan M. (Gast)
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Vielen Dank für eure Antworten.

USB-TypC-Guy schrieb:
> Wenn dein Anschluss Power Delivery bis 20V unterstützen soll,
> brauchst du eine passende Kommunikation, die die 20V mit dem Verbraucher
> ausmacht, und erst dann darf VBUS von 20V anliegen.

Naja genau das macht doch dann mein USB-C Netzteil. Darum möchte ich von 
dort VBAT CC1 CC2 und GND durchschleifen um mir so den 
USB-C/Thunderbolt3 Controller zu sparen.

Auf der anderen Seite die für die Datenleitungen werden vom Thunder3 
genommen, womit ich mir auch hier den Controller Sparen kann. Dass das 
entsprechende Verbindungskabel Thunderbolt3 60W unterstützen muss ist 
mir bewusst.

Jetzt fällt mir gerade auf, das offen lassen der CC1/CC2 Leitung 
bedeutet fürs Thunder 3 dann kein Gerät verbunden. Wird also nicht 
funktionieren. Daher ohne mindestens 2 Thunderbolt 3 Controller wirds 
wohl nix werden.

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Stephan M. schrieb:
> Naja genau das macht doch dann mein USB-C Netzteil.

Nö, das tut es eben nicht. Es legt 20V an, in der Hoffnung, daß die 
nebenbei stattfindende Thunderbolt(!)-Kommunikation das dem Notebook 
mitteilt.

Warum sollte die das eigentlich tun?

> Auf der anderen Seite die für die Datenleitungen werden vom Thunder3
> genommen

Nochmal:
Hier geht es nicht um USB, sondern um Thunderbolt. Da kannst und darfst 
Du an irgendwelchen Datenleitungen noch weniger herumschnitzen, das ist 
nochmal ein komplett anderes (und hochdiffiziles) Protokoll mit immerhin 
bidirektionalen 40 GBit/sec.

Du verrennst Dich. Das wird nichts.

Was willst Du eigentlich erreichen? Hat Dein nicht genanntes Ultrabook 
nur eine USB-C-Buchse, über die es wahlweise aufgeladen, USB3.1 oder 
Thunderbolt abwickeln kann?

Autor: Stephan M. (Gast)
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Rufus Τ. F. schrieb:
> Nö, das tut es eben nicht. Es legt 20V an, in der Hoffnung, daß die
> nebenbei stattfindende Thunderbolt(!)-Kommunikation das dem Notebook
> mitteilt.

Ich glaub wir reden aneinander vorbei. Ich wollte als Spannungsquelle 
das Original USB-C/Thunderbolt3 Netzteil verwenden und von diesem CC1 
CC2 VBAT und GND. Somit sollte das mit der Kommunikation 
Spannungsversorgung <-> Laptop schon mal passen.

Rufus Τ. F. schrieb:
> Was willst Du eigentlich erreichen? Hat Dein nicht genanntes Ultrabook
> nur eine USB-C-Buchse, über die es wahlweise aufgeladen, USB3.1 oder
> Thunderbolt abwickeln kann?

Das nicht genannte Ultrabook ist ein 2016er Razer Blade Stealth wird 
über USB-C/Thunderbolt3 geladen und hat leider nur einen. Zur Verbindung 
mit dem Akitio Thunder3 ist der jedoch nötig und ich würde gerne laden 
und das Thunder3 zur selben Zeit benutzen.

Das es nichts wird damit habe ich mich bereits abgefunden.

Gruß
Stephan

Autor: guest (Gast)
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Du könntes Dich mal im Mac Lager nach einer Thunderbolt 3 Dockingstation 
umsehen, die auch unter Windows läuft. Geben tut es sowas u.a. von 
Elgato, Belkin oder CalDigit.
Setz Dich aber vorher, die Preise sind gesalzen.

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Stephan M. schrieb:
> Ich wollte als Spannungsquelle das Original USB-C/Thunderbolt3 Netzteil
> verwenden

Das ist mit Sicherheit nur ein USB-Netzteil, kein Thunderbolt-Gerät. 
Denn Thunderbolt ist für den Ladebetrieb nicht nötig, und es würde die 
Angelegenheit ganz massiv verteuern.

Dein Problem kannst Du mit einem Thunderbolt-Dock wie z.B. 
http://www.belkin.com/de/p/P-F4U095/ lösen. Das stellt die von Dir 
gewünschte Netzteilfunktion zur Verfügung und hat einen weiteren 
Thunderbolt-Port, an den Du Deine PCIe-Erweiterungsbox anschließen 
kannst.

Dein Notebook aber ist ein Beispiel für grandioses Fehldesign, was 
jetzt wohl auch nicht weiter erklärt werden muss.

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