ZHCY216 November   2024

 

  1.   1
  2.   引言
  3.   USB Type-C® 的基础知识
    1.     摘要
    2.     USB-C 数据速度和功率级别
    3.     数据和电源角色
    4.     USB-C 引脚排列和可正反插接
    5.     USB-C 电缆检测和方向
    6.     何时需要 USB PD 控制器？
  4.   USB Type-C® 的发展历程
    1.     摘要
    2.     USB 连接器基础知识
    3.     USB 和 USB PD 协议发展历程
    4.     USB-C 与 USB PD
    5.     USB PD 3.1 规范的演变
  5.   USB Type-C® 和 USB PD 规格简介和概述
    1.     摘要
    2.     USB-C 连接
    3.     VCONN 和消息类型
    4.     通过 CC 线协商 USB PD 功率
    5.     数据角色交换
    6.     电源角色交换
    7.     USB PD 交替模式简介
    8.     EPR 简介
  6.   通过 USB Type-C® 传输 USB 信号
    1.     引言
    2.     通过 Type-C 传输 USB 2.0 信号
    3.     低速和全速
    4.     高速
    5.     低速、全速和高速数据速率
    6.     USB 2.0 信号完整性
    7.     通过 USB-C 实现 SuperSpeed 信令
    8.     SuperSpeed 启动速度协商
    9.     SuperSpeed 信号完整性难题
  7.   USB Type-C® 的信号多路复用
    1.     USB-C USB 2.0
    2.     USB-C USB 3
    3.     USB PD DisplayPort™ 交替模式多路复用
    4.     DisplayPort 源设备 (DFP_D) 引脚分配 C
    5.     DisplayPort 源设备 (DFP_D) 引脚分配 D
    6.     DisplayPort 源设备 (DFP_D) 引脚分配 E
    7.     DisplayPort 接收端设备 (UFP_D) 引脚分配 C
    8.     DisplayPort 接收端设备 (UFP_D) 引脚分配 D
    9.     DisplayPort 接收端设备 (UFP_D) 引脚分配 E
  8.   USB4
    1.     USB4 概述
    2.     USB4 发现和进入流程
    3.     USB4 系统
    4.     边带通信
    5.     USB4 通道和数据速率
    6.     损耗预算
    7.     通过 SBU1 和 SBU2 支持 DisplayPort 交替模式和 USB4
  9.   eUSB2 简介
    1.     摘要
    2.     eUSB2 概述
    3.     eUSB2 模式
    4.     其他特性
  10.   扩展功率范围 (EPR)
    1.     摘要
    2.     什么是 EPR？
    3.     技术规格
    4.     安全影响 >100W
    5.     处理与 TI PD 控制器的功率协商
    6.     结语
  11.   USB Type-C® 和 USB 电力输送常见用例和方框图
    1.     5V USB-C 仅供电方端口（无 USB PD）
    2.     基本功能块
    3.     具有 USB 3.0 数据功能的 5V USB-C 仅供电方端口（无 USB PD）
    4.     5V USB-C 仅受电方端口（无 USB PD）
    5.     5V USB-C DRP（无 USB PD）
    6.     具有 USB PD 的 20V USB-C 仅供电方端口
    7.     具有 USB PD 的 20V USB-C 仅受电方端口
    8.     具有 USB PD 和 DisplayPort™ 交替模式的 5V 供电方、20V 受电方 USB-C 端口
    9.     具有 USB PD 和电池充电器的 20V
  12.   终端设备特定方框图
    1.     摘要
    2.     笔记本电脑和工业 PC
    3.     扩展坞
    4.     Bluetooth® 扬声器
    5.     Wi-Fi® 路由器和智能扬声器
    6.     电动工具
  13.   TI PD 控制器的优势
    1.     摘要
    2.     针对常见设计挑战的 TI 解决方案
      1.      TI 提供高度集成的解决方案
      2.      TI 提供简单的配置工具
      3.      TI 产品经过严格验证并已获得 USB-IF 认证
    3.     使用 TI PD 控制器的其他优势
      1.      TI 提供完整的参考设计
      2.      TI 提供出色的客户支持
      3.      结语

USB-C 与 USB PD

从本质上剑来说，USB-C 指的是用于插接系统的连接器硬件，而 USB PD 指的是协议。USB-C 是目前最新的 USB 接口，整合了电源、视频和数据传输功能。从外观上看，USB-C 比 USB Type-A 连接器更小，并且支持反向插入。由于具有增强的功能集，一个 USB-C 连接器可以取代系统中现有设备的多个连接器。

默认情况下，USB-C 连接器在 5V 和 3A 电源域上工作，适用于不需要更高功率的应用。但是，USB-C 连接器支持使用 USB PD 协议，该协议能够提供 USB 电池充电 1.2 规范两倍的功率，最高可达 100W（20V 和 5A）。USB PD 通过 DisplayPort 或 Thunderbolt 等交替模式在 USB-C 电缆上支持高带宽视频和数据速率。图 9 展示了所有不同的电源模式及其实现顺序。

功耗模式的优先级图 9 功耗模式的优先级

USB-IF 规范详细描述了 USB PD 协议，包括系统达成 USB PD 合约所需的步骤。简单来说，USB PD 控制器可以完成这些步骤，但根据端口是供电方还是受电方，具体的指令会有所不同。供电方会先通过一定数量的所需电力输送对象 (PDO) 广播其功率能力，而受电方会请求其中一个。供电方需要接受此请求，而受电方需要确认才能达成 USB PD 合约。图 10 展示了该协商序列。

USB PD 功率协商序列图 10 USB PD 功率协商序列

以下是使用 USB PD 控制器来实现 USB-PD 的一些原因：

  • 支持更高的电压（高达 20V），同时 5V、9V 和 15V 也能满足大多数客户需求。（最新的 USB PD 规范包括 28V、36V 和 48V。）
  • 一根 USB 电缆可以提供高达 100W 的功率（在最新 USB PD 规范中支持 EPR 时，则可提升至 240W）。
  • 供电端口是可协商的：下行端口可以是提供方或耗电方，而上行端口也可以是提供方或耗电方。
  • 在多个外设之间实现高效电源管理。
  • 下行端口配备冷插接插座以节省电力。
  • 能够与传统 USB 产品同时使用。
  • 支持交替模式。