摘要
USB Type-C® 和电力输送 (PD) 规范扩展了 USB 端口的功能，包括支持通过 USB 连接提供更高的电力输送。随着 USB Type-C 和 PD 应用以及可通过 USB 充电的便携式设备的广泛应用，单端口或多端口充电器系统需要通过智能管理电源方案来实现可靠、安全运行，这一点变得越来越重要。
本应用手册介绍了 TPS2576x-Q1 和 TPS2577x-Q1 系列 USB Type-C PD 控制器如何使用系统电源管理 (SPM) 引擎通过 USB 进行电力输送，从而实现稳健可靠的系统运行。
商标
USB Type-C®is a reg TM ofUSB Implementers Forum.
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1 简介
TPS2576x-Q1 和 TPS2577x-Q1 器件属于 USB Type-C PD 控制器系列，适用于单端口或多端口充电或数据 USB 系统应用。TPS2576x-Q1 和 TPS2577x-Q1 系列支持集成式系统电源管理 (SPM) 引擎，该引擎可管理多端口功率分配策略（对于 TPS25772-Q1 双端口 PD 控制器），并根据以下事件动态调整 USB 端口功率：连接或断开受电器件及其灌电流能力、通过外部热敏电阻或温度传感器测量的热事件，以及通过输入电源电压的变化检测的引擎状态。
1.1 术语和缩写
| 术语 | 说明 |
|---|---|
| 盲受电方 | 不根据系统电源要求返回受电方能力的受电方。 |
| 合约 | 供电方和受电方之间就功率级别达成的协议。 |
| FSP | Fair Share Power 的缩写，即“公平共享功率” |
| 正常受电方 | 根据系统电源要求正确返回受电方能力的受电方。 |
| 协商 | 受电方和供电方之间的 PD 过程：
协商结果是 TPS257xx-Q1 与受电器件之间的电力输送/消耗合约。 |
| PD | USB 电力输送 |
| 端口伙伴 | 连接到 TPS257xx-Q1 端口的 USB Type-C PD 器件或主机。在本应用手册中，端口伙伴用于指示受电方。 |
| PDO | 电源数据对象。用于揭示供电方的供电能力或受电方的电源要求。 |
| 受电方 | 从 VBUS 消耗电力的端口伙伴；通常是器件。在本应用手册中，受电方是指连接到 TPS257xx-Q1 的器件。 |
| 受电能力 | 受电方报告的 PD 消息，其中包括用于传达受电方运行功率要求的 PDO。也称为“Sink Cap”。 |
| 供电方 | 通过 VBUS 供电的端口伙伴；通常为下行端口。在本应用手册中，供电方是指 TPS257xx-Q1。 |
| 供电功能 | 供电方报告的 PD 消息，其中包括用于传达供电方供电能力的 PDO。也称为“Source Cap”。 |
| SPM 引擎 | TPS257xx-Q1 的集成子系统，负责系统电源管理的操作功能 |
2 SPM 引擎概述
TPS257xx-Q1 的 SPM 引擎包含两个主要的子系统 (图 2-1)：多端口功率分配策略和功率折返策略。请注意，多端口功率分配策略特定于 TPS25772-Q1 双端口 PD 控制器，因为 TPS2576x-Q1 器件是单端口 PD 控制器，仅包含功率折返策略模块。对于 TPS25772-Q1，SPM 引擎的两个子系统协同工作，以便支持根据不同类型的电源事件进行动态功率调节。
图 2-1 TPS257xx-Q1 SPM 引擎方框图TPS25772-Q1 支持两种类型的多端口功率分配策略：保证容量策略和共享容量策略。每个 SPM 系统只能启用一个策略。保证容量策略允许将功率分配给独立于第二个端口状态的端口，而共享容量策略允许两个端口共享可用的总可用系统功率。
- 保证容量策略：供电方端口具有固定分配的功率量，能够独立于第二个端口的状态提供其最大功率容量。如需了解更多详情，请参阅节 3.1。
- 共享容量策略：供电方端口具有动态分配的功率，并且能够根据与第二个端口共享的剩余可用系统功率提供最大的功率容量。如需了解更多详情，请参阅节 3.2。
多端口功率分配策略规定如何将总系统功率分配给各个端口。功率分配规则确定如何将分配的功率分配给连接的受电方。可以使用图 2-1 中“功率分配规则”方框内所列的其中一种相应功率分配方法来启用保证容量策略和共享容量策略。这些功率分配规则将在后续部分中更详细地讨论。
功率折返策略支持动态功率调整，以便响应电源相关活动（例如过热和电源电压事件），从而满足运行安全要求，并与多端口功率分配策略结合使用。如需了解更多详情，请参阅节 4。
3 多端口功率分配策略
SPM 引擎包含多端口功率分配策略，可以使用 TPS257XX-Q1-GUI 进行配置。以下参数是根据系统要求配置的，用于实现正确的 SPM 操作。
| SPM 引擎参数 | 说明 |
|---|---|
| 系统最大功率 | 分配给所有端口的系统总功率容量 |
| 端口最大功率 | 每个端口的最大 VBUS 功率。功率合约限制为此参数中配置的最大值 |
| 端口最小功率 | 每个端口的最小 VBUS 功率。每个端口都需要此参数中配置的最小功率。 |
可以通过 GUI 的“Advanced Configuration”视图菜单配置 SPM 引擎参数。请参阅 TPS257xx-Q1 GUI 配置指南以了解更多信息。图 3-1 展示了 GUI“Advanced Configuration”视图中的 SPM 电源参数配置。
图 3-1 SPM 引擎可配置参数 – 高级配置3.1 保证容量策略
在保证容量策略中，端口最大功率的总和等于系统最大功率。
当供电方端口配置为“Assured Capacity”时，端口最大功率得到保证，并且每个端口都能够独立于第二个端口的状态提供其最大端口功率。图 3-2 展示了一个保证容量策略示例，其中系统最大功率为 60W，端口 A 的最大功率为 40W，而端口 B 的最大功率为 20W。
图 3-2 保证容量策略TPS25772-Q1 双端口 PD 控制器支持两种保证容量功率模式，具体可使用 TPS257XX-Q1-GUI 进行配置。选项有：
- Max Init Power（最大初始化功率）：连接时，供电方将首先发送供电方能力，广播 GUI 中配置的最大功率。
- Min Init Power（最小初始化功率）：连接时，供电方将首先发送供电方能力，广播 GUI 中配置的最小功率。根据响应受电方能力，TPS257xx 将相应地重新发送供电方能力。
除非根据系统要求首选其他工作模式，否则建议始终配置为 Max Init Power（默认 GUI 设置）。图 3-3 展示了 GUI“Advanced Configuration”视图中的保证容量策略选择。
图 3-3 保证策略 GUI 选择 – 高级配置了解保证容量策略的示例场景，以便更好地了解选择此 SPM 电源策略时如何分配和分布系统电源，请参阅节 5.1。
