控制功能设计3：快充输出广播

接下来我们要讲的是这颗 TPS25810

就是我们提到的是用作

Type C 那路 5V 3A 输出的

一个 USB-C 的端口控制器

我们先来看一看这颗芯片

它的主要的系统框图

从这里可以看到

我们大概会是从 TPS61235 那里

会输出一个 5.1V 的电压

然后通过我们这颗 61235

它内部集成的一颗 VBUS 的 power switch

这里的输出它会接到

我们的 Type C 的端子上去

但是在外面它的 Type C 上

没有接到设备的时候

这个 power switch 它会自动阻断

也就是会把输入输出端完全阻断开来

让输出端在没有成功握手的时候

输出端的 VBUS 上是没有电的

同时我们这个 TPS25810 的话

它还能够有两个编程的电流保护脚

像这两个 CHG 脚

它可以通过 CHG 脚上不同的电平信号的组合

来改变我们需要对外广播的一个电流值

就像我们前面提到的

因为对于 Type C 口

它可能是有 Default 值

比如说 0.5A 或者 0.9A

也有 1.5A 也有 3A 甚至有 5A

那么我们可以通过这两个脚的组合配置

通过 CC1、CC2 向外面的设备广播

说我们这一个输出端口

能够向外输出一个多大的电流

比如说像我们现在这个系统设计里面

因为我们设计是做一个 3A 的话

那么我们可以把这两个脚

完全地拉高到 1A

那么它就会广播出一个 3A 的电流

那么外面的设备一旦通过 CC1、CC2

读到了这个信息之后

就知道了我们这个 Type C 端口

是可以输出一个 5V/3A 的设备的

另外为了能够兼容让我们的 Type C 口

能够兼容我们传统的 USB-A 口的

那些 BC 1.2

或者是那些非标的 Divider 1-4 的

各种输出的快充方式

我们可以对我们这个 Type C 口

做一个补丁电路

因为我们知道像之前的话

我们通过走 BC 1.2

或者是那些 Divider 的充电协议方式

都是通过 D+/D- 这个信号来走的

而我们 Type C 口的话

它的那个充电协议

是通过 CC1 和 CC2 走的

所以说这两种充电方式

它的传输方式是不会冲突的

所以在我们这个设计里面

我们可以增加一颗专门用于

广播对外的 BC 1.2 的 DCP 方式的

还有那些 Divider mode

还有 1.2V 在 D+/D- 上的

这些快充的充电模式的芯片 TPS2514A

在 Type C 口的 D+/D- 的两个 Pin 上

然后让外面的设备也能够

如果说它需要通过 D+/D-

来实现一个快充协议握手的话

它也是能够通过这个 TPS2514A

来做出一个识别的

当然，我们在这个时候

就可以通过我们那个 MCU

来做一个优先的判断

就是说我们是需要 Type C 口

它是一个通过 CC 输出的供电模式

还是通过 TPS2514A 输出的一个快充模式

这个都是可以通过我们的 MCU

来进行控制的

那么对于 A 口的话

跟我们 C 口区别是很大的

因为我们刚刚 C 口的话

它最大的输出电压是 5V

最大电流就是 3A

那么 A 口的话我们之前的设计要求

它是要能够支持 5V/9V/12V 1.5A

最大 18W 的一个输出功率

所以说在这种情况下

如果要输出一个高压的

比如说高达 12V 的一个电压的方式的话

我们还会需要有另外额外的

一颗能够实现高压输出方式的协议握手芯片

这个就是我们在我们的设计里面

用到的 CHY100

这个是我们的一颗作为高压协议握手的芯片

它也是直接连到 Type A 口的

D+/D- 的两个脚上

然后如果外面的设备能够支持

这种高压的输入的话

那么它就能够通过这个 D+/D-

能够传输信号过来，然后实现握手

那么握手成功之后

我们 CHY100 这个芯片

它就会把相应的一个

它内部有一个 MOS 管

它就会把相应的 MOS 管拉到地来指示说

它是在哪一种快充的握手方式成功的

那么相应的

我们可以把这些拉到地的 MOS 管

给接到我们的前端的

Boost 的一个反馈网上

当然，我们前端这个 Boost 反馈网络

就是我们的 TPS61088

比如说，举个例子

如果说这个时候

外面的设备它是一个不支持高压输出的设备

那么这里的话

它们里面的两个 MOS 管就不会导通

那么 V1、V2 这里就是悬空的

那么对于我们这个 Boost 来说

它这两个支路就是断开的

那么我们就可以按照之前的反馈方式

比如说这里按照一个反馈网络

能够让我们的 Boost 输出一个 5V

那么就会在 VOUT 这里得到一个 5V

同样的，如果外面的设备

比如说它是支持高压的 DCP 的输入的话

那么它通过这个协议握手芯片

能够把 V1 脚拉到地了

那么我们就可以看到

这里会有一个电阻并接到

Boost 的分压网络的对地的电阻这端

会导致分压网络的下端电阻的阻值变低

那么就相应的就会把

我们那个 Boost 的输出电压给抬起来

所以说我们通过合理地选择

这两个电阻的值

就可以设置到我们想要的一个输出电压

那么我们通过计算就可以

比如说这里正常分压下来是一个 5V

那么如果当它这里并联上之后

那么就可以得到一个 9V

那么如果这个也导通了

它们三个并联之后

那么它们这三个电阻并联之后的电阻

再通过这个分压网络折算到输出端

那么刚好就是 12V

那么我们就可以实现在 V2 端

输出一个 12V 的设计要求

接下来我们要讲的是这颗 TPS25810

就是我们提到的是用作

Type C 那路 5V 3A 输出的

一个 USB-C 的端口控制器

我们先来看一看这颗芯片

它的主要的系统框图

从这里可以看到

我们大概会是从 TPS61235 那里

会输出一个 5.1V 的电压

然后通过我们这颗 61235

它内部集成的一颗 VBUS 的 power switch

这里的输出它会接到

我们的 Type C 的端子上去

但是在外面它的 Type C 上

没有接到设备的时候

这个 power switch 它会自动阻断

也就是会把输入输出端完全阻断开来

让输出端在没有成功握手的时候

输出端的 VBUS 上是没有电的

同时我们这个 TPS25810 的话

它还能够有两个编程的电流保护脚

像这两个 CHG 脚

它可以通过 CHG 脚上不同的电平信号的组合

来改变我们需要对外广播的一个电流值

就像我们前面提到的

因为对于 Type C 口

它可能是有 Default 值

比如说 0.5A 或者 0.9A

也有 1.5A 也有 3A 甚至有 5A

那么我们可以通过这两个脚的组合配置

通过 CC1、CC2 向外面的设备广播

说我们这一个输出端口

能够向外输出一个多大的电流

比如说像我们现在这个系统设计里面

因为我们设计是做一个 3A 的话

那么我们可以把这两个脚

完全地拉高到 1A

那么它就会广播出一个 3A 的电流

那么外面的设备一旦通过 CC1、CC2

读到了这个信息之后

就知道了我们这个 Type C 端口

是可以输出一个 5V/3A 的设备的

另外为了能够兼容让我们的 Type C 口

能够兼容我们传统的 USB-A 口的

那些 BC 1.2

或者是那些非标的 Divider 1-4 的

各种输出的快充方式

我们可以对我们这个 Type C 口

做一个补丁电路

因为我们知道像之前的话

我们通过走 BC 1.2

或者是那些 Divider 的充电协议方式

都是通过 D+/D- 这个信号来走的

而我们 Type C 口的话

它的那个充电协议

是通过 CC1 和 CC2 走的

所以说这两种充电方式

它的传输方式是不会冲突的

所以在我们这个设计里面

我们可以增加一颗专门用于

广播对外的 BC 1.2 的 DCP 方式的

还有那些 Divider mode

还有 1.2V 在 D+/D- 上的

这些快充的充电模式的芯片 TPS2514A

在 Type C 口的 D+/D- 的两个 Pin 上

然后让外面的设备也能够

如果说它需要通过 D+/D-

来实现一个快充协议握手的话

它也是能够通过这个 TPS2514A

来做出一个识别的

当然，我们在这个时候

就可以通过我们那个 MCU

来做一个优先的判断

就是说我们是需要 Type C 口

它是一个通过 CC 输出的供电模式

还是通过 TPS2514A 输出的一个快充模式

这个都是可以通过我们的 MCU

来进行控制的

那么对于 A 口的话

跟我们 C 口区别是很大的

因为我们刚刚 C 口的话

它最大的输出电压是 5V

最大电流就是 3A

那么 A 口的话我们之前的设计要求

它是要能够支持 5V/9V/12V 1.5A

最大 18W 的一个输出功率

所以说在这种情况下

如果要输出一个高压的

比如说高达 12V 的一个电压的方式的话

我们还会需要有另外额外的

一颗能够实现高压输出方式的协议握手芯片

这个就是我们在我们的设计里面

用到的 CHY100

这个是我们的一颗作为高压协议握手的芯片

它也是直接连到 Type A 口的

D+/D- 的两个脚上

然后如果外面的设备能够支持

这种高压的输入的话

那么它就能够通过这个 D+/D-

能够传输信号过来，然后实现握手

那么握手成功之后

我们 CHY100 这个芯片

它就会把相应的一个

它内部有一个 MOS 管

它就会把相应的 MOS 管拉到地来指示说

它是在哪一种快充的握手方式成功的

那么相应的

我们可以把这些拉到地的 MOS 管

给接到我们的前端的

Boost 的一个反馈网上

当然，我们前端这个 Boost 反馈网络

就是我们的 TPS61088

比如说，举个例子

如果说这个时候

外面的设备它是一个不支持高压输出的设备

那么这里的话

它们里面的两个 MOS 管就不会导通

那么 V1、V2 这里就是悬空的

那么对于我们这个 Boost 来说

它这两个支路就是断开的

那么我们就可以按照之前的反馈方式

比如说这里按照一个反馈网络

能够让我们的 Boost 输出一个 5V

那么就会在 VOUT 这里得到一个 5V

同样的，如果外面的设备

比如说它是支持高压的 DCP 的输入的话

那么它通过这个协议握手芯片

能够把 V1 脚拉到地了

那么我们就可以看到

这里会有一个电阻并接到

Boost 的分压网络的对地的电阻这端

会导致分压网络的下端电阻的阻值变低

那么就相应的就会把

我们那个 Boost 的输出电压给抬起来

所以说我们通过合理地选择

这两个电阻的值

就可以设置到我们想要的一个输出电压

那么我们通过计算就可以

比如说这里正常分压下来是一个 5V

那么如果当它这里并联上之后

那么就可以得到一个 9V

那么如果这个也导通了

它们三个并联之后

那么它们这三个电阻并联之后的电阻

再通过这个分压网络折算到输出端

那么刚好就是 12V

那么我们就可以实现在 V2 端

输出一个 12V 的设计要求