德州仪器半导体技术(上海)有限公司深圳分公司USB产品市场经理梁婷珺:TI TypeC与USB PD解决方案

 中国电子报、电子信息产业网  作者:
发布时间:2016-06-21
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  梁婷珺:大家好!我是来自XX,我叫梁婷珺,接下来,我会介绍一下TI Type C和USB PD的解决方案。

  今天我会涉及到下面三个方面,就是USB PD的技术概况,还有一些参考设计。

  台下的各位,有可能已经对USB Type-C熟悉了,那么它究竟是什么呢?大家对它第一印象就是支持正反插,除此之外还有什么功能呢?它号称是一个大统一的接口,除了能够支持USB的技术,还支持视频的传输,它未来可以替代视频的接口,从功率这一块来讲,Type-C能够支持功率到达100W。

  USB PD又是什么呢?电力传输,它除了POWER,还涵盖了数据和视频这一块,POWER,USB传输的功率最大可以达到100W,USB Type-C整个生态系统包括了三个部分,功率、数据、视频,这一页讲的是功率和数据,功率分为供电端,受电端,还有中间的,Type-C是一个通用的接口,不分方向,所以线缆的两端,也是同一个接口。从数据来讲,又分为UFP、DRp、DFP、Date,UFP,像数据的上行端叫UFP。

  接下来我想详细介绍一下我们TPS25810,它支持最大15W的功率,左边这个图,它包含的方块其实是USB Type-C里面所有的模块,它可以实现很多功能,功率、数据、视频,非常非常多,但是根据不同的应用,可能需要不同的功能,TBS25810,红色这一块是功率的东西,它里面有3安培的过压过流的保护,以及电源的上电以及放电的过程。除了功率这一块,我们还包含了蓝色的模块,我们知道Type-C所有的沟通和握手都是通过CC拐角进行的,与现行的模式不一样,它是释放了低正低负来做了很多事情,CC上面做的事情是包括了设备的插入与设备的检测,还有广播电流的功能,包括了标准值,除了标准,还有1.5安培、3安培,广播出去,使得设备知道供电端能够提供多大的电流。

  除了CC逻辑,我们里面集成了m o s i g u a n ,还有过流保护,保护短路还有过流的现象,而且这个芯片,在没有设备插入的时候,本身的静态电流是小于1微安的,在待机的过程中,可以延长电池的续航能力。

  这是一个25810的集成应用,右边的图是电脑端的应用,有一些情况,是需要走USB3.1数据的传输,因为Type-C是可以正反插的,系统需要判断正插还是反插那端的高速数据被应用,25810是可以检测插入的正反来选择USB3.0的通入。25810可以应用在电脑、台式机、显示器、适配器,也可以用在汽车娱乐音乐系统,还有工业类的强充,还有工业电脑。

  单纯从规格上面来讲,可能比较难判断这个芯片的优势在哪里,左边这个图是一个市面上基于单片机的判断,它只有一个U-Boss,同时如果你的系统需要支持给Cable供电的话,也需要外置的Svach,这些都是集成在25810里面的,所以你可以用最少的外围器件来实现功能。

  这是一个PCBE上面的比较,右边的是实现同样的功能,需要的外围器件比较多,左边这个是25810的设计,我们可以看到它只需要少量的电阻就可以完成设计,可以完成30%多的PC面积。

  第二点,就是一个兼容性,为什么兼容性在USB Type-C里面很重要呢?因为它的Cable两端都长得一样,而且我们不能保证这些设备是来自同一厂商,假如说芯片本身就不规范,在这些情况发生的时候,就有可能发生很快。同时,USB的应用很多,我们怎么确保来自不同厂商的产品都能顺利地给外围设备来充电?兼容性也是非常重要的,同时兼容性能够保证你拿到USB认证的LOGO。25810是通过了USB Type-C的认证,并且我们在一些功率相关的Power,是拿的UL和CB的认证。

  接下来是要讲一下25810,它还有一个比较特殊的功能,叫做端口功率管理。它是什么时候需要应用到的功能?一般是应用在垛口的设计中,比如强充,车充等,为什么需要去限制端口的功率?它有两种原因,第一种就是这种设计本身就是比较小的,Type-C可以支持大功率的充电,当我们PC面积受限的时候,不希望多个USB口向外供出大的电流,所以我们需要去控制每个端口输出的功率。第二种情况,是我们的输入功率有限,在终端口有设备介入的时候,同时不希望两个端口以大电流输出,25810怎么样做到功率管理呢?这是一个典型的功率管理应用的图,基于25810,它是两个Type-C口,可以看到25810,我圈出了两个拐角,其中一个拐角叫做负载检测,它能够识别到负载的接入,假如说两个USB接口,其中一个有设备插入的时候,负载检测拐角会被拉低,同时25810还有一个Charger,两个25810都向外广播我是3安培的口,当连到第二个拐角,这是做什么的呢?就是当有设备插入的时候,另外一个口就会拉成一个1.5安培广播的口。同样的,无论是哪一个口先查上,先是保证3安培的供电,后一个插上是保证1.5安培的供电。这是一个不需要外围器件去控制的,实现智能灵活动态的功率管理。

  我们提供一些资源,包括规格数,还有我们有一个E2E论坛,我们有内部的专家去回答论坛上面的问题。我刚刚提到我们还有一个电源参考设计的中心,右下角这些都是我们的基于25810的设计,包括适配器、移动电源。

  接下来想介绍一下我们的25740/40A,这是一个带PD的控制器,在没有设备插入的时候,是小于10微安的静态电流,同样的,我们也在CC拐角上面,集成了系统集的系统保护。这是25740运用的典型的电路,我们把一些协议集成在里面,不需要外围的元器件控制。同样的,25740的亮点在什么地方呢?这是谷歌的适配器,谷歌原始的设计是基于MCU的方案,它一般都是低压供电的,它外围有很多的元器件,左边方块下面是电流检测电路进行过流保护,我们对比一下,这个是不包括ACDC端的设计,只是USB PD接口的设计,基于25740怎么设计,它是不需要外面的LODO。


来源:中国电子报、电子信息产业网            责任编辑:赵强
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