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Translation - English: CCG3 Charge-Through Dongle - KBA216840
質問：
USB Type-C チャージ スルー ドングル (CTD) とは何ですか？
回答：
多機能ドングルでチャージ スルーのサポートを可能にしたことは USB Type-C の主な功績の一つです。一つの USB Type-C を経由して、USB3.0 のデータ、DisplayPort ビデオ、そして殆どのシステムに充分な電力を扱うことが可能です。外部の USB Type-C 充電器から電力供給を受けることもホストからの電力供給を受けることも可能なチャージ スルー ドングルはとりわけ便利です。
図 1: チャージ スルー ドングル ブロックダイアグラム
チャージ スルー ドングル は一つか二つの追加ポート、具体的には USB3.0 や ディスプレイ を搭載します。外部の Type-C 充電器が不在の場合、ノートブックの供給電力が不足するため、システムは複数の USB 3.0 ポートを持つことは出来ません。ディスプレイは DisplayPort でも HDMI/DVI/VGA でも可能です。しかし、HDMI/DVI/VGA ポートの場合、システムには DP-HDMI/DVI/VGA プロトコルコンバータが必要になります。
システム内の電力の動き
ケース 1: 外部 USB Type-C 充電器が接続されていない場合
電力供給源はノートブックになり (通常 5V/1.5A)、これはUSB3.0 ダウンストリーム ポートとディスプレイ (DisplayPort/HDMI/DVI/VGA) ポートには充分な電力となります。チャージ スルー ドングルシステムはノートブック(ホスト)からの供給電力の制約で、USB3.0 データ ダウンストリームポートを1つまでしかサポートすることが出来ません。Type-C プラグの パワー デリバリー (PD) コントローラはパワー シンクとしてふるまいます。
ケース 2: 外部 Type-C 充電器が接続されている場合
電力供給源は外部充電器となります。電力の一部は CTD システム (USB3.0 と ディスプレイポートを含む) に供給され、残りはノートブックへと供給されます。Type-C プラグの PD コントローラはパワー ソースとしてふるまいます。
USB PD2.0 の電力消失問題
USB パワー デリバリー (PD) 2.0 仕様から漏れている以下のような厄介なケースがあります：
外部 Type-C 充電器が CTD に接続されているとき、CTD は 充電器から電力供給を受けて、 CTD に搭載されている外部ポートに電力を供給し、残りをホストに供給します。ここで外部充電器が切断されてしまうと、外部ポートに提供する電力が無くなるため、データ損失につながる可能性があります。ホストは VBUS 上の電力が失われたことにより切断を検知し、充電器が切断された後に Type-C プラグの PD コントローラが電力シンクとしてふるまうので、VBUS 経由で CTD へ電力供給を開始します。この VBUS 切り替え時間は外付けデバイスの電源を切断、投入するのに充分な長さがあるため、使用者から見た場合、全く取り外しも行っていない外付けデバイスやアクセサリがリセットされてしまうという不愉快な結果をもたらします。USB PD 2.0 仕様ではこの電力消失問題を容易に解決する方法がありません。通常のパワー ロール スワップ (power role swap) では、パワーのスワップが終了するまで外付けデバイスに電力を供給し続けるのに充分なコンデンサが必要になるため、このような緊急状態に使用するのには反応が遅すぎます。
USB PD3.0 の電力消失問題の解決
USB パワーデリバリー 3.0 仕様では充電器の切断もしくは故障後の規定時間内に CTD への電力供給を復帰させるファスト ロール スワップ (FR_Swap) と呼ばれる緊急時の高速スワップを実行する標準手法が実装されました。ファスト ロール スワップは外部電力供給源が切断された場合にポート パートナー間で高速にソースとシンクの役割を入れ替える処理です。そのため、CTD の設計は、その間だけ電力を維持できる最小限のコンデンサで行うことが可能になります。緊急のファスト ロール スワップに引き続き通常の PD メッセージングによる状態の解決が行われます、ファスト ロール スワップは補助的なもので、通常のパワー ロール スワップを置き換えるものではありません。
詳細については USB Power Deliver spec 3.0 の6.3.17項と7.3.15項をご参照ください。
Cypress の USB PD 3.0 ソリューション
EZ-PD™ CCG3/CCG4 は最新のパワー デリバリー 3.0 仕様、特にファスト ロール スワップ機能を、フルにサポートしています。ファスト ロール スワップは外部電力給電のドングルが外部電源切断時、即座にバスパワー給電に切り替えることを可能にします。このソリューションはリヴィジョン 3.0 の USB パワー デリバリー仕様と、
リヴィジョン 2.0 の USB パワーデリバリー仕様のどちらとも完全に共存して機能するように設計されています。
Cypress は お客様の設計開発サイクルを加速することが出来るように CCG3 を使用した チャージ スルー ドングルのリファレンス デザインをご用意しています。
リファレンス デザインに関する詳細は下記 URL をご参照ください：
http://www.cypress.com/documentation/reference-designs/ez-pd-ccg3-usb-type-c-charge-through-dongle