電源提示：USB Type-C 應用中的電源共享

時間：2022-02-14 13:05:01

關(guān)鍵字： USBType-C 電源分配轉(zhuǎn)換功率

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[導讀]作為主流數(shù)碼設備的充電接口，USBType-C相關(guān)協(xié)議的一舉一動都備受關(guān)注，在不久前提出統(tǒng)一USBType-C充電接口引發(fā)蘋果陣營的爭議后，日前USB-IF協(xié)會又正式確定了USBType-C 2.1標準協(xié)議。

作為主流數(shù)碼設備的充電接口，USBType-C相關(guān)協(xié)議的一舉一動都備受關(guān)注，在不久前提出統(tǒng)一USBType-C充電接口引發(fā)蘋果陣營的爭議后，日前USB-IF協(xié)會又正式確定了USBType-C 2.1標準協(xié)議。

據(jù)悉，此次標準將帶來更高的供電功率，這也意味著在USBPD協(xié)議下，全新標準將從原來輸出5A電流提供20V電壓提升到48V/5A，供電功率從100W暴增到240W。盡管市面上已有部分手機充電功率提升到了100W以上，但如此高的供電功率可能對性能耗損更高的游戲本來說更利好。值得一提的是，這項標準的確定也可以看做是是USB-C在未來成為數(shù)碼產(chǎn)品主力傳輸接口的見證。

USB Type-C? 供電 (PD) 標準允許每個端口的功率從 7.5W（5V 1.5A）到 100W（20V 5A）不等。然而，在任何給定的系統(tǒng)中，可用的輸入功率都是有限的。在多端口系統(tǒng)中，我們應該如何在各個端口之間分配功率？

一種明顯的功率共享方法是限制每個端口的功率，以使總功率永遠不會超過輸入功率限制。但在這種情況下，任何插入系統(tǒng)的設備都無法充分利用可用的輸入功率，因為功率在端口之間分配。

另一種選擇是提供一個高功率端口并嚴格限制其余端口的功率。這使用戶能夠為更大的設備供電并實現(xiàn)更快的充電。然而，大多數(shù)消費者不閱讀產(chǎn)品標簽或說明。他們可能不明白為什么他們的設備在某些端口上充電速度較慢，而在其他端口上卻沒有。這會造成糟糕的用戶體驗，導致產(chǎn)品退貨并影響客戶忠誠度。

更好的方法是在系統(tǒng)中的端口之間智能地共享可用輸入功率。TPS25740A PD 源控制器具有兩個引腳，可在雙端口系統(tǒng)中輕松實現(xiàn)端口電源管理。

TPS25740 和 TPS25740A 實現(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 接收設備何時接入，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 3 種不同的電壓，并且使用 4 個輸入引腳（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符合要求的電壓。該器件會按照 USB PD 要求自動使 VBUS 輸出放電。

未連接設備時，TPS25740/TPS25740A 的流耗通常為 8.5μA（VDD = 3.3V 時為 5.8μA）。此外，還可以在未連接設備時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。

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

UFP 引腳是一個開漏信號，指示輸出端口的狀態(tài)。UFP 信號通常為高電平，但只要將有效負載連接到輸出端口就會變?yōu)榈碗娖?。PCTL 引腳是一個輸入，當被拉低時，TPS25740A 的最大功率會降低兩倍。切換 PCTL 引腳還會強制任何連接的負載重新協(xié)商電源合同，該合同定義了端口上的輸出電壓和最大可用功率。

圖 1 顯示了一個使用端口電源共享的 36W 雙端口系統(tǒng)示例。最初，當任何一個 Type-C 輸出端口都沒有插入任何東西時，兩個端口都會宣傳完整的 36W 可用。當設備插入其中一個端口時，它可以接受完整的 36W。由于已連接有效負載，該端口的 UFP 引腳變?yōu)榈碗娖?，從而拉低了對面端口?TPS25740A 的 PCTL 引腳。因此，對面端口現(xiàn)在只宣傳 18W。

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