USB Type-Cの電源制御ってどうやっているの？：Q&Aで学ぶマイコン講座（93）（5/10 ページ）

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。今回は、中級者の方からよく質問される「USB Type-Cの電源制御方法」についてです。

[小谷豊（STマイクロエレクトロニクス），EDN Japan]

ケーブルがVCONNを要求しているかの検出（必要な場合）

　ホスト／デバイス間の接続が確立されると、CCワイヤを介して接続されていない方のCCピン（CC1またはCC2）は、電子的にマークされたケーブルに電源を供給するために使用されます。ケーブルに内蔵されたeMakerが使用する電源をVCONNと呼びます。eMarkerを内蔵しているケーブルには、eMarker側のCC端子、つまりVCONN端子にプルダウン抵抗Raが入っています。

　USB機器は、このプルダウン抵抗RaによるCC端子の電圧変化を見て、eMarkerの接続を検出できます（図3）

図3：VCONN要求（eMarker）の検知［クリックで拡大］

　eMarkerを検出すると、VCONNに5Vを供給します。はじめに、ソースはVCONNを供給し、VCONNのソースはUSB PD VCONN_Swapを使用して入れ替え可能です。電子的にマークされたケーブルは、ケーブル全体でVBUSを利用可能であり、VCONNの代わりにVBUSを使用できます。VCONNは、機能的にVBUS と異なり、ケーブルのもう一方の端から絶縁されています。VCONNはVBUSから独立していて、USB PDを使用して高電圧をサポートできるVBUSとは異なります。VCONN電圧は3.0〜5.5Vの範囲内にとどまります。

USB Type-CのVBUS電流検知と使用

　USB Type-Cは、モバイル機器の高速充電や高出力機器の使用を可能にするため、高電流をVBUSに流すことができます。全てのUSBホストおよびハブポートは、CCピンを介して現在利用可能な電流レベルを通知します。USBデバイスポートは、その負荷をホストまたはハブが提供する電流レベル内に収まるように管理する必要があります。これには、ホストまたはハブポートがCCピンを通じて通知する電流レベルを低レベルに変更した場合に、その負荷を動的に低減することも含まれます。

USB PD通信

　USB PDは、製品（ホスト、ハブ、デバイス）の機能です。USB PD通信は以下の目的で使用されます：

• 既存のUSBデータバスの仕様を超える電圧と電流を許容する電力供給の接続を確立
• VBUSを供給するポートの変更
• VCONNを供給するポートの変更
• DFPとUFPのロール入れ替え
• ケーブルとの通信

　USB PDのBMC（Bi-phase Mark Coded）通信は、USB Type-CケーブルのCC線で行われます

拡張機能の検出と設定

　機能拡張（オルタネートモード）は、USB PD仕様で定義された方法を用いて、CC間の通信チャネルを介して有効化されます。