USB Type-C 讓USB擁有更廣闊的市場

USB Type-C通過使 USB 電纜的兩端可互換（不僅僅是可翻轉(zhuǎn)），在很大程度上改變了 USB 生態(tài)系統(tǒng)。這使得 USB 設(shè)備（如筆記本電腦或智能手機(jī)）能夠根據(jù)連接到的其他 USB 設(shè)備具有不同的行為，因?yàn)閿?shù)據(jù)角色和電源角色可以獨(dú)立交換。USB 實(shí)施者論壇現(xiàn)已發(fā)布了 USB Type-C 規(guī)范的 1.2 版。

我將在這篇文章中總結(jié)與 1.1 版相比有幾個(gè)關(guān)鍵變化，但最大的不同是用于描述這個(gè)新 USB 生態(tài)系統(tǒng)的術(shù)語發(fā)生了變化。我們可能會說 USB Type-C 術(shù)語在此版本中得到了“重做”。

新術(shù)語更好地解釋了這個(gè)新的 USB 世界，旨在澄清和強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)角色和電源角色是相互正交的（除了初始電源角色決定了初始數(shù)據(jù)角色）。換言之，USB 正在全面擁抱這個(gè)新的二維生態(tài)系統(tǒng)。下表有一些需要了解的關(guān)鍵術(shù)語。

圖 1 對許多可能的應(yīng)用進(jìn)行了分類，并顯示了它們在這個(gè)二維網(wǎng)格中的位置。 

圖 1：USB Type-C 1.2 版示例應(yīng)用

USB Power Delivery 支持交換或更改數(shù)據(jù)角色。例如，可能有一個(gè)雙重角色數(shù)據(jù) (DRD) 系統(tǒng)，它始終是電源，但可以是 DFP（主機(jī)）或 UFP（設(shè)備）?；蛘?，可能有一個(gè)雙角色電源 (DRP) 系統(tǒng)，它在提供電源時(shí)是 DFP（主機(jī)），但在接收電源時(shí)不支持?jǐn)?shù)據(jù)。討論所有可能的應(yīng)用程序是另一篇文章的主題，但在這里我只是想強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)角色和權(quán)力角色的分離。

最初的權(quán)力角色和最初的數(shù)據(jù)角色仍然是關(guān)聯(lián)的，就像它們在 Type-C 中一樣。初始化為源的設(shè)備要么是 DFP，要么不支持?jǐn)?shù)據(jù)；它可能不會初始化為 UFP。同樣，初始化為接收器的設(shè)備要么是 UFP，要么是不支持?jǐn)?shù)據(jù)的。為了在初始連接后交換數(shù)據(jù)角色，我們必須使用 USB Power Delivery 消息 DR_Swap。 

USB Type-C 中還有兩個(gè)功能，稱為默認(rèn)源和默認(rèn)接收器。（1.2 版添加了一些關(guān)于這些功能的說明，以前分別稱為 try source 和 try sink。）默認(rèn)源功能適用于主要提供電力但有時(shí)也會吸收電力的系統(tǒng)，例如移動電源. 移動電源應(yīng)提供電力，除非它僅連接到電源或電池耗盡。默認(rèn)接收器功能適用于主要接收電源的智能手機(jī)等系統(tǒng)，但如果連接到僅接收器的附件，則可以提供電源。這兩個(gè)功能可以動態(tài)利用，這意味著根據(jù)其電池的充電水平或其他一些標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)可能會更改為僅接收器或默認(rèn)源。

USB Type-C 1.2 版還有哪些新功能？表 1 列出了其他幾項(xiàng)更改。

最大源 VBUS 電容變化值得討論。它展示了 USB-IF 對傳統(tǒng) USB 兼容性的重視程度。即使沒有連接任何東西，舊版 USB Type-A 端口的 VBUS 上也始終具有 5V 電壓。因此，當(dāng)連接 USB Type-B 端口時(shí)，會在 Type-B 端口上的 VBUS 電容中產(chǎn)生浪涌電流。USB-IF 長期以來一直要求 USB Type-B 端口的電容不超過 10μF，以限制浪涌電流。

由于帶有插座的 USB Type-C 系統(tǒng)可以連接到傳統(tǒng)的 USB Type-A 插座，因此所有 USB Type-C 插座還必須將 VBUS 上的電容限制在 10μF 以下。如果沒有這個(gè)要求，傳統(tǒng)的 USB Type-A 系統(tǒng)可能無法提供浪涌電流，并且它們的內(nèi)部電壓軌可能會下降，如果下降足夠嚴(yán)重，可能會導(dǎo)致藍(lán)屏。如果重復(fù)多次，大浪涌電流也會導(dǎo)致連接器損壞。

TI 最新的 USB Type-C 供電設(shè)備 TPS25740 和 TPS25740A 均符合最新的 USB Type-C 版本 1.2。TPS25740和TPS25740A實(shí)現(xiàn)了符合USB供電2.0版本1.2和Type-C版本1.2的源控制器。該器件可通過監(jiān)控CC引腳來檢測USB Type-C接收設(shè)備何時(shí)接入，然后通過使能N溝道MOSFET柵極驅(qū)動器接通VBUS。該器件可通過USB供電提供多達(dá)3種不同的電壓，并且使用4個(gè)輸入引腳（PSEL ，HIPWR，PCTRL和 EN12V / EN9V ）配置通告電壓和通告電流。該器件會根據(jù)接入接收設(shè)備的電壓請求，使用CTL1和CTL2引腳從3種電源電壓中選擇一個(gè)符合要求的電壓。該器件會按照USB PD要求自動使用VBUS輸出放電。

連接設(shè)備時(shí)，TPS25740 /TPS25740A的流耗通常為8.5μA（VDD = 3.3V時(shí)為5.8μA）。此外，還可以在未連接設(shè)備時(shí)通過端口連接指示器（ UFP ）輸出來禁用電源，從而節(jié)省更多的系統(tǒng)功耗。

保護(hù)特性包括過壓保護(hù)，過流保護(hù)，過熱保護(hù)，CC引腳上的IEC保護(hù)以及用于禁用柵極驅(qū)動器的系統(tǒng)重寫引腳（ GD ）。