USB Type-C和PD 101
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谢谢您的参与。 我叫 Kevin Jones， 德州仪器 (TI) 的 市场与应用总监。 今天我们将介绍 USB C 型和电力输送。 快速了解 USB C 型 和电力输送。 USB C 型与电力输送 是得到广泛应用的接口， 能够实现电源和 信号方面的扩展。 这是用于 USB 器件 以及线缆连接的 可逆插头连接器的规格。 C 型和 PD 适合从墙面插座、 移动电源、平面电脑、 监控器到我们的 移动器件在内的许多应用。 为何是现在？ 如今一个 USB C 型 连接器即可提供 由多个连接器 所提供的功能。 标准的 C 型现在 可以提供比现有的 PC 1.2 解决方案 高出两倍有余的功率。 C 型/PD 可提供 高达100 瓦特的电源。 此外，C 型 PD 可支持通过交替模式 支持视频以及 更高数据传输率的要求。 USB 历史 一瞥 — 在 2000 年，典型的 USB 数据传输率 是每秒 1.5 兆位 至每秒 12 兆位。 多年来， 此数字稳步上升， 目前为止，我们已能够 实现每秒处理 10 千兆位。 请注意，USB 速度 与 USB 是 C 型、A 型 还是 B 型连接器无关。 USB C 型是通用型连接器， 支持在一个连接器中 提供数据、视频以及电源。 如左下方介绍， 您可以看见 USBC C 可以 如何涵盖功率、数据、视频 以及音频， 而在过去 这通常需要四个独立连接器。 线缆为对称、 正反两用， 并且插头可翻转。 重要的是， C 型 采用连接器/缆线 接口，速度未变。 USB 2.0、USB 3.1 以及 ALT 模式 功能，如视频显示， 现在可以共存在 单个连接器上。 让我们看看 C 型插头。 它对称、可翻转 并具有多功能。 它具有通过线缆连接的 单个 USB 2.0 总线对， D+ 与 D- 在内部相连， USB 3.1 TxRx 对、 USB 超高速数据总线 或者交替模式。 插座中的 CC1/CC2 承担 CC 或 VCONN 的功能。 CC 是 C 型接口的 配置通道。 在线缆配置完成后， VCONN 就会对 C 型 USB 插头中的 电子器件加电。 V 总线使电力传输 高达总计 100 瓦特。 两个 SBU 边带信号 用于交替模式。 这里有 C 型 插座的快照。 它支持电源、USB 2.0、 USB 3.1、交替模式视频。 所有器件共存于 单个连接器上。 插座有 两个 CC 引脚， 一个 CC 线路穿过用于与缆线相连的 方向检测、滚动检测 以及电流 模式功能的缆线。 未用的 CC 引脚 将用于 VCONN 电源。 为选择 数据信号， 实现 C 型 USB 插头的 可翻转能力要求相应选择 USB 3.1 SuperSpeed 信号以及 USB 2.0 高速 高速信号。 该插座有两对 D+ 和 D- 引脚。 如果已连接接线柱， 则无需多路复用器。 出于信号完整性考虑， USB 3.1 SuperSpeed 信号 不能与接线柱相连。 这就要求选择 多路复用或 SuperSpeed 多路复用， 我们稍后将做讨论。 另请注意对称 V 总线连接、接地、发送 以及接收。 C 型 USB 通道 配置一瞥。 这是承接可翻转、 对称以及 正反可用缆线的简单方式。 C 型号数据角色的 一些术语 — 面向下游的端口、 DFP、主机。 或者面向上游的端口， 通常是器件或者 UFP。 双角色端口 — 双角色数据、DRD， 以及双角色电源 — 它可在 DFP 和 UFP 之间切换。 在 C 型 电源角色端， 我们设有电源就， 它在连上后将供电， 与此同步， 连上后还有一个用电器。 这是一个简单的 电阻分压网络， 用于区分 主机和设备。 DFP 通过 Rp 拉取 CC 引脚。 UFP 通过 Rd 拉取 CC 引脚。 DRD/DRP 在 DFP 和 UFP 之间交替。 在缆线中 有一条 CC 线路。 如果有源 CC 线路 在另一端有 Rd 或 Rp， DFP 或 UFP 可检测 UFP 或 DFP 的连接件。 DFP 或 UFP 可通过 检测 CC 线路是否活跃， 检测 插头朝向。 DFP 使用不同的 Rp 值 通告其电流提供 能力。 默认情况下，提供的 USB 电流为 1.5 安培或 3 安培。 数据和电源角色。 默认情况下， DFP 主机 为电源，UFP 器件为功率耗散器。 USB PD 可用于 改变这些角色。 VCONN 电源。 DFP 在未用的 CC 引脚处 为缆线或附件内部的 电子器件提供 VCONN 电源。 缆线必须安装了 下拉电阻器 RA， 以请求 VCONN 电源。 C 型 USB 连接器一瞥 及其对交替模式的 支持。 实现对交替模式的支持 需要有以黄色突出显示的 引脚。 交替模式使用 C 型 USB 接口 以实现非 USB 功能。 USB 2.0 功能 必须予以保留。 必须使用 USB PD 来 协商交替模式。 由供应商或标准组织 定义的操作 与 USB 接口 指定的 SVID 关联。 进入和退出 交替模式 受 USB PD 结构的 VDM 进入模式和 退出模式命令的控制。 一些交替模式示例 有工作中的 DisplayPort、Thunderbolt、 PCI Express、MHL 以及 HDMI。 您还可以创建自己的 可信模式。 选项 1，创建 由 USB 批准的官方交替模式。 它将赋予 SVID 或标准 ID。 选项 2，从 USB 接口 获取 VID， 并创建非官方 交替模式。 您只有向系统两端 均提供您的解决方案， 才能正常工作。 TI 支持这两个选项中的 任何一个选项。 让我们快速仔细看看 USB PD 交替模式 协商。 这是在对接底座和 建立 SB PD 反差的 笔记本之间的范围踪迹。 在右侧，我们展示了 采用 TPS65982 PD 控制器的 USBPD 传输分析仪输出。 在本示例中， 我们将对接底座用作 DFP 源并将笔记本电脑用作 UFB 功率耗散器。 在左侧，您可以 看见检测到 CC 线路 从 0 伏 跳至 5 伏。 在检测到 线缆后， 您可以在 Vbus 线上 以黄色突出显示的 5 伏应用。 您可以见到蓝色的 PD 线路 与一个较高的电压水平 进行协商， 当已建立 20 伏反差时， 您可以见到 Vbus 从 5 伏变为 20 伏。 然后，您可以见到 在替代模式已协商时， CC 线路上蓝色 部分的持续通信。 此处协商的替代模式 采用的是 DisplayPort。 让我们开始看一看 实施该替代模式 所需的一些 多路复用。 如右侧的图中，您可以 见到 GPU 和 USB 主机。 GPU 正提供 在替代模式下 使用的视频信号。 USB 主机 在提供 USB 数据。 PD 控制器的 责任是 控制多路复用 并选择是否是 DisplayPort 数据、USB 数据，或将这两种数据 提供给 C 类 USB 插座。 TI 的 USB C 类 与 PD 产品系列一瞥。 我们倾向于将 对 USB C 类的支持分段并将 PD 分为三个主要水平。 这有许多 15 瓦或 更低功率的应用。 这些是我们今天 使用的典型应用， 其中， 制造供应商 仅仅是将 A 型连接器 切换至 C 型 连接器. 在其他应用中， 制造商要求 更高的功率。 C 型和 电力输送 多用于这些产品。 还有 USB PD 的 另一种 提供 C 型的分类， 我们称作全功能 PD，您将能够 使用此类器件利用 PD 交替模式提供电能、数据以及 模式。 TI 具有一系列 支持该功能的产品。 除这主要的三种 C 型 USB 和 PD 支持水平外， TI 具有多项 比较产品 来协助您的设计。 现在，我们就来 深入了解 TPS65982 端口控制器。 必须了解的在 该系统中需要用到的 关键组件。 左侧是 用于协助 USB C 型 与 PD 解决方案设计的 通用方框图。 如您所见， 在红色部分， 我们通常可见到 USB C 类 与 PD 所要求的与电源有关的功能。 这些方框的功能用途是 管理 Vbus。 在 USB C 型和 PD 系统中， Vbus 有多种要求。 重要的是要系统 能够察觉过流、 过压，能够 提供热关断， 在电池电量耗尽 模式下运行 — 即在未向芯片 提供任何电源时 — 并且还在 Vbus 上 提供反向过流 保护。 通常，我们将为移除多余的 缆线提供 Vbus 放电。 TI 组件通常 随附 IEC 和 UL 安全 许可。 如左侧 所示， TI 器件支持 可变直流至直流 电压架构或 电源多路复用架构。 在蓝色部分， 您可以见到电源外部 典型 C 型 PD 功能 所用的许多组件。 CC 检测和翻转 是其核心。 这将决定 缆线的朝向。 PD PHY 或调制解调器 用于使用 CC 线路经过 PD 进行通信。 PD 管理器 通常为微控制器， 但是它可作为 状态机， 管理交替模式、C 型电流 以及电源的 实现最佳平衡。 它通常负责 控制 SuperSpeed 多路转换 和信号调制， 在解决方案 前端通常 为总线短接保护， 针对 SuperSpeed 线路的 ESD， 以及还有针对 CC 和 高速线路的 ESD。 左侧所述的是 TPS65982。 所有未灰显的 方框均已经 纳入 TPS65982 中。 如您所见，USB C 型 端口电源开关 与 USB PD 控制器 以及高速多路复用器 已高度集成。 它支持所有 C 型 高电流模式， 具有集成端口 电源开关， 高达 28 伏特，3 安培。 它支持可选的 双向外部电源， 并且 MOSFET 能够提供 100 瓦特支持。 它具有一个集成式 电池电量耗尽 LDO 以实现 无电池情况下的自主运行。 它完全兼容 USB PD 基带调制解调器。 它能够借助集成式 VCONN 开关 执行所有 CC 引脚功能。 您能够轻松获得 线缆检测和 线缆定向。 无需外部 VCOON 组件。 集成式高速多路复用器 和交替模式支持 使器件能够支持 DisplayPort、 Thunderbolt、PDIO、QuickSwap 以及 MHL 交替模式。 这种解决方案拥有 灵活的系统接口， 包括 TI 高速多路复用 系列的 I2C 主和从、 Spy 以及 简单连接与 控制。 使用 6×6 非 HDI MicroStar BGA 极为简单。 该款器件的后续产品是 TPS65981。 它还在工业 和汽车选件中 均有提供。 TPS65981 与 TPS65982 之间的 主要区别是 其 8×8 的 56 引脚 QFN 封装包。 其大间距以及对工业和 汽车温度范围的支持 使其成为您的工业 或汽车应用的 理想选择。 让我们使用笔记本电脑 应用来快速查看 TPS65982 示例。 此应用描述了 笔记本电脑中的 TPS65982。 如您所见， 它能够全面管理 Vbus 电源， 无论是由笔记本电脑 供电 — 在本例中 是 5 伏特或 12 伏特 — 还是从外部 充电器接收电源， 高达 100 瓦特。 TPS65982 还管理 SuperSpeed 多路复用 以控制 替代模式的支持。 所以笔记本电脑可以 按需提供 DisplayPort 或 USB 3.1 数据传输。 这个方框图 简洁利落。 在 TPS65982 中 集成了实现该设计 所需的大部分组件。 这使系统设计 非常直接明了。 此处所示的是 采用对接系统的 TPS65982。 这个方框图 非常类似。 TPS65982 将管理对接底座的 电源输入与输出， 高达 100 瓦特。 内部路径分别为 5 伏特和 12 伏特 提供 60 瓦特路径 和 15 瓦特路径。 TPS65982 将自动 协商交替模式、 电源、数据和视频。 同样，这是一张看上去类似 但应用不同的方框图。 TPS65982 构成 监控器设计的中心。 它将协商电源输出， 高达 100 瓦。 并能够额外提供 20 伏和 50 伏输出。 将来，当您将笔记本或 手机附件插入监控器时， 您将发现 许多监控器 将用作对接器。 监控器 将能够 对笔记本或移动设备充电。 该系统中的 TPS65982 还支持 DisplayPort 交替模式和 USB 3.1。 让我们快速切换到 使用 C 型的另一设计 考虑事项。在调查 亚马逊上出售的 Type-C USB 线时，发现 28% 的缆线 不符合 USB-IF 认证标准。 自 2006 年 3 月起， 亚马逊将禁止 出售任何不符合认证标准的 Type-C USB 线缆。 我们的许多客户以及 制造合作伙伴 发现有各种 缆线影响其系统， 在可耐受 5 伏电压的引脚上 提供大于 20 伏的电压。 如您从连接器 视图中可见， 此外，还有 许多故障机制。 CC 线路和 SBU 线路 与 Vbus 并置。 一个硬机械扭转、 碎屑或者截短的缆线 将在 CC 或 SBU 线路上 带来 Vbus 电压， 造成损伤。 TI 开发了 TPD 8S300 USB C 型 CC SBU、D+、D-保护器， 防范 Vbus 短接 以及出现 IEC ESD 事件。 该信号芯片保护 VCOON、CC、SBU、D+、D- 免受短路与过压影响。 这是许多系统的 核心要求。 感谢您投入宝贵的时间 给予 USB C 型与 PD 的 大力支持。 下面我列出了一些 信息 您可以查看和拓展 我们今天所讨论的内容。 我希望 借此机会
谢谢您的参与。 我叫 Kevin Jones， 德州仪器 (TI) 的 市场与应用总监。 今天我们将介绍 USB C 型和电力输送。 快速了解 USB C 型 和电力输送。 USB C 型与电力输送 是得到广泛应用的接口， 能够实现电源和 信号方面的扩展。 这是用于 USB 器件 以及线缆连接的 可逆插头连接器的规格。 C 型和 PD 适合从墙面插座、 移动电源、平面电脑、 监控器到我们的 移动器件在内的许多应用。 为何是现在？ 如今一个 USB C 型 连接器即可提供 由多个连接器 所提供的功能。 标准的 C 型现在 可以提供比现有的 PC 1.2 解决方案 高出两倍有余的功率。 C 型/PD 可提供 高达100 瓦特的电源。 此外，C 型 PD 可支持通过交替模式 支持视频以及 更高数据传输率的要求。 USB 历史 一瞥 — 在 2000 年，典型的 USB 数据传输率 是每秒 1.5 兆位 至每秒 12 兆位。 多年来， 此数字稳步上升， 目前为止，我们已能够 实现每秒处理 10 千兆位。 请注意，USB 速度 与 USB 是 C 型、A 型 还是 B 型连接器无关。 USB C 型是通用型连接器， 支持在一个连接器中 提供数据、视频以及电源。 如左下方介绍， 您可以看见 USBC C 可以 如何涵盖功率、数据、视频 以及音频， 而在过去 这通常需要四个独立连接器。 线缆为对称、 正反两用， 并且插头可翻转。 重要的是， C 型 采用连接器/缆线 接口，速度未变。 USB 2.0、USB 3.1 以及 ALT 模式 功能，如视频显示， 现在可以共存在 单个连接器上。 让我们看看 C 型插头。 它对称、可翻转 并具有多功能。 它具有通过线缆连接的 单个 USB 2.0 总线对， D+ 与 D- 在内部相连， USB 3.1 TxRx 对、 USB 超高速数据总线 或者交替模式。 插座中的 CC1/CC2 承担 CC 或 VCONN 的功能。 CC 是 C 型接口的 配置通道。 在线缆配置完成后， VCONN 就会对 C 型 USB 插头中的 电子器件加电。 V 总线使电力传输 高达总计 100 瓦特。 两个 SBU 边带信号 用于交替模式。 这里有 C 型 插座的快照。 它支持电源、USB 2.0、 USB 3.1、交替模式视频。 所有器件共存于 单个连接器上。 插座有 两个 CC 引脚， 一个 CC 线路穿过用于与缆线相连的 方向检测、滚动检测 以及电流 模式功能的缆线。 未用的 CC 引脚 将用于 VCONN 电源。 为选择 数据信号， 实现 C 型 USB 插头的 可翻转能力要求相应选择 USB 3.1 SuperSpeed 信号以及 USB 2.0 高速 高速信号。 该插座有两对 D+ 和 D- 引脚。 如果已连接接线柱， 则无需多路复用器。 出于信号完整性考虑， USB 3.1 SuperSpeed 信号 不能与接线柱相连。 这就要求选择 多路复用或 SuperSpeed 多路复用， 我们稍后将做讨论。 另请注意对称 V 总线连接、接地、发送 以及接收。 C 型 USB 通道 配置一瞥。 这是承接可翻转、 对称以及 正反可用缆线的简单方式。 C 型号数据角色的 一些术语 — 面向下游的端口、 DFP、主机。 或者面向上游的端口， 通常是器件或者 UFP。 双角色端口 — 双角色数据、DRD， 以及双角色电源 — 它可在 DFP 和 UFP 之间切换。 在 C 型 电源角色端， 我们设有电源就， 它在连上后将供电， 与此同步， 连上后还有一个用电器。 这是一个简单的 电阻分压网络， 用于区分 主机和设备。 DFP 通过 Rp 拉取 CC 引脚。 UFP 通过 Rd 拉取 CC 引脚。 DRD/DRP 在 DFP 和 UFP 之间交替。 在缆线中 有一条 CC 线路。 如果有源 CC 线路 在另一端有 Rd 或 Rp， DFP 或 UFP 可检测 UFP 或 DFP 的连接件。 DFP 或 UFP 可通过 检测 CC 线路是否活跃， 检测 插头朝向。 DFP 使用不同的 Rp 值 通告其电流提供 能力。 默认情况下，提供的 USB 电流为 1.5 安培或 3 安培。 数据和电源角色。 默认情况下， DFP 主机 为电源，UFP 器件为功率耗散器。 USB PD 可用于 改变这些角色。 VCONN 电源。 DFP 在未用的 CC 引脚处 为缆线或附件内部的 电子器件提供 VCONN 电源。 缆线必须安装了 下拉电阻器 RA， 以请求 VCONN 电源。 C 型 USB 连接器一瞥 及其对交替模式的 支持。 实现对交替模式的支持 需要有以黄色突出显示的 引脚。 交替模式使用 C 型 USB 接口 以实现非 USB 功能。 USB 2.0 功能 必须予以保留。 必须使用 USB PD 来 协商交替模式。 由供应商或标准组织 定义的操作 与 USB 接口 指定的 SVID 关联。 进入和退出 交替模式 受 USB PD 结构的 VDM 进入模式和 退出模式命令的控制。 一些交替模式示例 有工作中的 DisplayPort、Thunderbolt、 PCI Express、MHL 以及 HDMI。 您还可以创建自己的 可信模式。 选项 1，创建 由 USB 批准的官方交替模式。 它将赋予 SVID 或标准 ID。 选项 2，从 USB 接口 获取 VID， 并创建非官方 交替模式。 您只有向系统两端 均提供您的解决方案， 才能正常工作。 TI 支持这两个选项中的 任何一个选项。 让我们快速仔细看看 USB PD 交替模式 协商。 这是在对接底座和 建立 SB PD 反差的 笔记本之间的范围踪迹。 在右侧，我们展示了 采用 TPS65982 PD 控制器的 USBPD 传输分析仪输出。 在本示例中， 我们将对接底座用作 DFP 源并将笔记本电脑用作 UFB 功率耗散器。 在左侧，您可以 看见检测到 CC 线路 从 0 伏 跳至 5 伏。 在检测到 线缆后， 您可以在 Vbus 线上 以黄色突出显示的 5 伏应用。 您可以见到蓝色的 PD 线路 与一个较高的电压水平 进行协商， 当已建立 20 伏反差时， 您可以见到 Vbus 从 5 伏变为 20 伏。 然后，您可以见到 在替代模式已协商时， CC 线路上蓝色 部分的持续通信。 此处协商的替代模式 采用的是 DisplayPort。 让我们开始看一看 实施该替代模式 所需的一些 多路复用。 如右侧的图中，您可以 见到 GPU 和 USB 主机。 GPU 正提供 在替代模式下 使用的视频信号。 USB 主机 在提供 USB 数据。 PD 控制器的 责任是 控制多路复用 并选择是否是 DisplayPort 数据、USB 数据，或将这两种数据 提供给 C 类 USB 插座。 TI 的 USB C 类 与 PD 产品系列一瞥。 我们倾向于将 对 USB C 类的支持分段并将 PD 分为三个主要水平。 这有许多 15 瓦或 更低功率的应用。 这些是我们今天 使用的典型应用， 其中， 制造供应商 仅仅是将 A 型连接器 切换至 C 型 连接器. 在其他应用中， 制造商要求 更高的功率。 C 型和 电力输送 多用于这些产品。 还有 USB PD 的 另一种 提供 C 型的分类， 我们称作全功能 PD，您将能够 使用此类器件利用 PD 交替模式提供电能、数据以及 模式。 TI 具有一系列 支持该功能的产品。 除这主要的三种 C 型 USB 和 PD 支持水平外， TI 具有多项 比较产品 来协助您的设计。 现在，我们就来 深入了解 TPS65982 端口控制器。 必须了解的在 该系统中需要用到的 关键组件。 左侧是 用于协助 USB C 型 与 PD 解决方案设计的 通用方框图。 如您所见， 在红色部分， 我们通常可见到 USB C 类 与 PD 所要求的与电源有关的功能。 这些方框的功能用途是 管理 Vbus。 在 USB C 型和 PD 系统中， Vbus 有多种要求。 重要的是要系统 能够察觉过流、 过压，能够 提供热关断， 在电池电量耗尽 模式下运行 — 即在未向芯片 提供任何电源时 — 并且还在 Vbus 上 提供反向过流 保护。 通常，我们将为移除多余的 缆线提供 Vbus 放电。 TI 组件通常 随附 IEC 和 UL 安全 许可。 如左侧 所示， TI 器件支持 可变直流至直流 电压架构或 电源多路复用架构。 在蓝色部分， 您可以见到电源外部 典型 C 型 PD 功能 所用的许多组件。 CC 检测和翻转 是其核心。 这将决定 缆线的朝向。 PD PHY 或调制解调器 用于使用 CC 线路经过 PD 进行通信。 PD 管理器 通常为微控制器， 但是它可作为 状态机， 管理交替模式、C 型电流 以及电源的 实现最佳平衡。 它通常负责 控制 SuperSpeed 多路转换 和信号调制， 在解决方案 前端通常 为总线短接保护， 针对 SuperSpeed 线路的 ESD， 以及还有针对 CC 和 高速线路的 ESD。 左侧所述的是 TPS65982。 所有未灰显的 方框均已经 纳入 TPS65982 中。 如您所见，USB C 型 端口电源开关 与 USB PD 控制器 以及高速多路复用器 已高度集成。 它支持所有 C 型 高电流模式， 具有集成端口 电源开关， 高达 28 伏特，3 安培。 它支持可选的 双向外部电源， 并且 MOSFET 能够提供 100 瓦特支持。 它具有一个集成式 电池电量耗尽 LDO 以实现 无电池情况下的自主运行。 它完全兼容 USB PD 基带调制解调器。 它能够借助集成式 VCONN 开关 执行所有 CC 引脚功能。 您能够轻松获得 线缆检测和 线缆定向。 无需外部 VCOON 组件。 集成式高速多路复用器 和交替模式支持 使器件能够支持 DisplayPort、 Thunderbolt、PDIO、QuickSwap 以及 MHL 交替模式。 这种解决方案拥有 灵活的系统接口， 包括 TI 高速多路复用 系列的 I2C 主和从、 Spy 以及 简单连接与 控制。 使用 6×6 非 HDI MicroStar BGA 极为简单。 该款器件的后续产品是 TPS65981。 它还在工业 和汽车选件中 均有提供。 TPS65981 与 TPS65982 之间的 主要区别是 其 8×8 的 56 引脚 QFN 封装包。 其大间距以及对工业和 汽车温度范围的支持 使其成为您的工业 或汽车应用的 理想选择。 让我们使用笔记本电脑 应用来快速查看 TPS65982 示例。 此应用描述了 笔记本电脑中的 TPS65982。 如您所见， 它能够全面管理 Vbus 电源， 无论是由笔记本电脑 供电 — 在本例中 是 5 伏特或 12 伏特 — 还是从外部 充电器接收电源， 高达 100 瓦特。 TPS65982 还管理 SuperSpeed 多路复用 以控制 替代模式的支持。 所以笔记本电脑可以 按需提供 DisplayPort 或 USB 3.1 数据传输。 这个方框图 简洁利落。 在 TPS65982 中 集成了实现该设计 所需的大部分组件。 这使系统设计 非常直接明了。 此处所示的是 采用对接系统的 TPS65982。 这个方框图 非常类似。 TPS65982 将管理对接底座的 电源输入与输出， 高达 100 瓦特。 内部路径分别为 5 伏特和 12 伏特 提供 60 瓦特路径 和 15 瓦特路径。 TPS65982 将自动 协商交替模式、 电源、数据和视频。 同样，这是一张看上去类似 但应用不同的方框图。 TPS65982 构成 监控器设计的中心。 它将协商电源输出， 高达 100 瓦。 并能够额外提供 20 伏和 50 伏输出。 将来，当您将笔记本或 手机附件插入监控器时， 您将发现 许多监控器 将用作对接器。 监控器 将能够 对笔记本或移动设备充电。 该系统中的 TPS65982 还支持 DisplayPort 交替模式和 USB 3.1。 让我们快速切换到 使用 C 型的另一设计 考虑事项。在调查 亚马逊上出售的 Type-C USB 线时，发现 28% 的缆线 不符合 USB-IF 认证标准。 自 2006 年 3 月起， 亚马逊将禁止 出售任何不符合认证标准的 Type-C USB 线缆。 我们的许多客户以及 制造合作伙伴 发现有各种 缆线影响其系统， 在可耐受 5 伏电压的引脚上 提供大于 20 伏的电压。 如您从连接器 视图中可见， 此外，还有 许多故障机制。 CC 线路和 SBU 线路 与 Vbus 并置。 一个硬机械扭转、 碎屑或者截短的缆线 将在 CC 或 SBU 线路上 带来 Vbus 电压， 造成损伤。 TI 开发了 TPD 8S300 USB C 型 CC SBU、D+、D-保护器， 防范 Vbus 短接 以及出现 IEC ESD 事件。 该信号芯片保护 VCOON、CC、SBU、D+、D- 免受短路与过压影响。 这是许多系统的 核心要求。 感谢您投入宝贵的时间 给予 USB C 型与 PD 的 大力支持。 下面我列出了一些 信息 您可以查看和拓展 我们今天所讨论的内容。 我希望 借此机会
谢谢您的参与。
我叫 Kevin Jones， 德州仪器 (TI) 的
市场与应用总监。
今天我们将介绍 USB C 型和电力输送。
快速了解 USB C 型 和电力输送。
USB C 型与电力输送 是得到广泛应用的接口，
能够实现电源和 信号方面的扩展。
这是用于 USB 器件 以及线缆连接的
可逆插头连接器的规格。
C 型和 PD 适合从墙面插座、
移动电源、平面电脑、 监控器到我们的
移动器件在内的许多应用。
为何是现在？
如今一个 USB C 型 连接器即可提供
由多个连接器 所提供的功能。
标准的 C 型现在 可以提供比现有的 PC 1.2 解决方案
高出两倍有余的功率。
C 型/PD 可提供 高达100 瓦特的电源。
此外，C 型 PD 可支持通过交替模式
支持视频以及 更高数据传输率的要求。
USB 历史 一瞥 —
在 2000 年，典型的 USB 数据传输率
是每秒 1.5 兆位 至每秒 12 兆位。
多年来， 此数字稳步上升，
目前为止，我们已能够 实现每秒处理 10 千兆位。
请注意，USB 速度 与 USB 是
C 型、A 型 还是 B 型连接器无关。
USB C 型是通用型连接器， 支持在一个连接器中
提供数据、视频以及电源。
如左下方介绍， 您可以看见
USBC C 可以 如何涵盖功率、数据、视频
以及音频， 而在过去
这通常需要四个独立连接器。
线缆为对称、 正反两用，
并且插头可翻转。
重要的是， C 型
采用连接器/缆线 接口，速度未变。
USB 2.0、USB 3.1 以及 ALT 模式 功能，如视频显示，
现在可以共存在 单个连接器上。
让我们看看 C 型插头。
它对称、可翻转 并具有多功能。
它具有通过线缆连接的 单个 USB 2.0 总线对，
D+ 与 D- 在内部相连，
USB 3.1 TxRx 对、 USB 超高速数据总线
或者交替模式。
插座中的 CC1/CC2 承担 CC 或 VCONN 的功能。
CC 是 C 型接口的 配置通道。
在线缆配置完成后， VCONN 就会对
C 型 USB 插头中的 电子器件加电。
V 总线使电力传输 高达总计 100 瓦特。
两个 SBU 边带信号 用于交替模式。
这里有 C 型 插座的快照。
它支持电源、USB 2.0、 USB 3.1、交替模式视频。
所有器件共存于 单个连接器上。
插座有 两个 CC 引脚，
一个 CC 线路穿过用于与缆线相连的 方向检测、滚动检测
以及电流 模式功能的缆线。
未用的 CC 引脚 将用于 VCONN 电源。
为选择 数据信号，
实现 C 型 USB 插头的 可翻转能力要求相应选择
USB 3.1 SuperSpeed 信号以及 USB 2.0 高速
高速信号。
该插座有两对 D+ 和 D- 引脚。
如果已连接接线柱， 则无需多路复用器。
出于信号完整性考虑， USB 3.1 SuperSpeed 信号
不能与接线柱相连。
这就要求选择 多路复用或 SuperSpeed 多路复用，
我们稍后将做讨论。
另请注意对称 V 总线连接、接地、发送
以及接收。
C 型 USB 通道 配置一瞥。
这是承接可翻转、 对称以及
正反可用缆线的简单方式。
C 型号数据角色的 一些术语 —
面向下游的端口、 DFP、主机。
或者面向上游的端口， 通常是器件或者 UFP。
双角色端口 — 双角色数据、DRD，
以及双角色电源 — 它可在 DFP 和 UFP 之间切换。
在 C 型 电源角色端，
我们设有电源就， 它在连上后将供电，
与此同步， 连上后还有一个用电器。
这是一个简单的 电阻分压网络，
用于区分 主机和设备。
DFP 通过 Rp 拉取 CC 引脚。
UFP 通过 Rd 拉取 CC 引脚。
DRD/DRP 在 DFP 和 UFP 之间交替。
在缆线中 有一条 CC 线路。
如果有源 CC 线路 在另一端有 Rd 或 Rp，
DFP 或 UFP 可检测 UFP 或 DFP 的连接件。
DFP 或 UFP 可通过 检测 CC 线路是否活跃，
检测 插头朝向。
DFP 使用不同的 Rp 值 通告其电流提供
能力。
默认情况下，提供的 USB 电流为 1.5 安培或 3 安培。
数据和电源角色。
默认情况下， DFP 主机
为电源，UFP 器件为功率耗散器。
USB PD 可用于 改变这些角色。
VCONN 电源。
DFP 在未用的 CC 引脚处
为缆线或附件内部的 电子器件提供 VCONN 电源。
缆线必须安装了 下拉电阻器 RA，
以请求 VCONN 电源。
C 型 USB 连接器一瞥 及其对交替模式的
支持。
实现对交替模式的支持 需要有以黄色突出显示的
引脚。
交替模式使用 C 型 USB 接口
以实现非 USB 功能。
USB 2.0 功能 必须予以保留。
必须使用 USB PD 来 协商交替模式。
由供应商或标准组织 定义的操作
与 USB 接口 指定的 SVID 关联。
进入和退出 交替模式
受 USB PD 结构的 VDM 进入模式和
退出模式命令的控制。
一些交替模式示例 有工作中的 DisplayPort、Thunderbolt、
PCI Express、MHL 以及 HDMI。
您还可以创建自己的 可信模式。
选项 1，创建 由 USB
批准的官方交替模式。
它将赋予 SVID 或标准 ID。
选项 2，从 USB 接口 获取 VID，
并创建非官方 交替模式。
您只有向系统两端 均提供您的解决方案，
才能正常工作。
TI 支持这两个选项中的 任何一个选项。
让我们快速仔细看看 USB PD 交替模式
协商。
这是在对接底座和 建立 SB PD 反差的
笔记本之间的范围踪迹。
在右侧，我们展示了 采用 TPS65982 PD 控制器的
USBPD 传输分析仪输出。
在本示例中， 我们将对接底座用作
DFP 源并将笔记本电脑用作 UFB 功率耗散器。
在左侧，您可以 看见检测到 CC 线路
从 0 伏 跳至 5 伏。
在检测到 线缆后，
您可以在 Vbus 线上 以黄色突出显示的 5 伏应用。
您可以见到蓝色的 PD 线路 与一个较高的电压水平
进行协商， 当已建立 20 伏反差时，
您可以见到 Vbus 从 5 伏变为 20 伏。
然后，您可以见到 在替代模式已协商时，
CC 线路上蓝色 部分的持续通信。
此处协商的替代模式 采用的是 DisplayPort。
让我们开始看一看 实施该替代模式
所需的一些 多路复用。
如右侧的图中，您可以 见到 GPU 和 USB 主机。
GPU 正提供 在替代模式下
使用的视频信号。
USB 主机 在提供 USB 数据。
PD 控制器的 责任是
控制多路复用 并选择是否是
DisplayPort 数据、USB 数据，或将这两种数据
提供给 C 类 USB 插座。
TI 的 USB C 类 与 PD 产品系列一瞥。
我们倾向于将 对 USB C 类的支持分段并将 PD
分为三个主要水平。
这有许多 15 瓦或
更低功率的应用。
这些是我们今天 使用的典型应用，
其中， 制造供应商
仅仅是将 A 型连接器 切换至 C 型
连接器.
在其他应用中， 制造商要求
更高的功率。
C 型和 电力输送
多用于这些产品。
还有 USB PD 的 另一种
提供 C 型的分类， 我们称作全功能 PD，您将能够
使用此类器件利用 PD 交替模式提供电能、数据以及
模式。
TI 具有一系列 支持该功能的产品。
除这主要的三种 C 型 USB 和 PD 支持水平外，
TI 具有多项 比较产品
来协助您的设计。
现在，我们就来 深入了解 TPS65982
端口控制器。
必须了解的在 该系统中需要用到的
关键组件。
左侧是 用于协助 USB C 型
与 PD 解决方案设计的 通用方框图。
如您所见， 在红色部分，
我们通常可见到 USB C 类 与 PD 所要求的与电源有关的功能。
这些方框的功能用途是 管理 Vbus。
在 USB C 型和 PD 系统中， Vbus 有多种要求。
重要的是要系统 能够察觉过流、
过压，能够 提供热关断，
在电池电量耗尽 模式下运行 —
即在未向芯片 提供任何电源时 —
并且还在 Vbus 上 提供反向过流
保护。
通常，我们将为移除多余的 缆线提供 Vbus
放电。
TI 组件通常 随附 IEC 和 UL 安全
许可。
如左侧 所示，
TI 器件支持 可变直流至直流
电压架构或 电源多路复用架构。
在蓝色部分， 您可以见到电源外部
典型 C 型 PD 功能 所用的许多组件。
CC 检测和翻转 是其核心。
这将决定 缆线的朝向。
PD PHY 或调制解调器 用于使用 CC 线路经过 PD
进行通信。
PD 管理器 通常为微控制器，
但是它可作为 状态机，
管理交替模式、C 型电流 以及电源的
实现最佳平衡。
它通常负责 控制
SuperSpeed 多路转换 和信号调制，
在解决方案 前端通常
为总线短接保护， 针对 SuperSpeed 线路的 ESD，
以及还有针对 CC 和 高速线路的 ESD。
左侧所述的是 TPS65982。
所有未灰显的 方框均已经
纳入 TPS65982 中。
如您所见，USB C 型 端口电源开关
与 USB PD 控制器 以及高速多路复用器
已高度集成。
它支持所有 C 型 高电流模式，
具有集成端口 电源开关，
高达 28 伏特，3 安培。
它支持可选的 双向外部电源，
并且 MOSFET 能够提供 100 瓦特支持。
它具有一个集成式 电池电量耗尽
LDO 以实现 无电池情况下的自主运行。
它完全兼容 USB PD 基带调制解调器。
它能够借助集成式 VCONN 开关
执行所有 CC 引脚功能。
您能够轻松获得 线缆检测和
线缆定向。
无需外部 VCOON 组件。
集成式高速多路复用器 和交替模式支持
使器件能够支持 DisplayPort、 Thunderbolt、PDIO、QuickSwap
以及 MHL 交替模式。
这种解决方案拥有 灵活的系统接口，
包括 TI 高速多路复用 系列的 I2C 主和从、
Spy 以及 简单连接与
控制。
使用 6×6 非 HDI MicroStar BGA 极为简单。
该款器件的后续产品是 TPS65981。
它还在工业 和汽车选件中
均有提供。
TPS65981 与 TPS65982 之间的 主要区别是
其 8×8 的 56 引脚 QFN 封装包。
其大间距以及对工业和 汽车温度范围的支持
使其成为您的工业 或汽车应用的
理想选择。
让我们使用笔记本电脑 应用来快速查看 TPS65982
示例。
此应用描述了 笔记本电脑中的 TPS65982。
如您所见， 它能够全面管理 Vbus 电源，
无论是由笔记本电脑 供电 —
在本例中 是 5 伏特或 12 伏特 —
还是从外部 充电器接收电源，
高达 100 瓦特。
TPS65982 还管理 SuperSpeed 多路复用
以控制 替代模式的支持。
所以笔记本电脑可以 按需提供 DisplayPort 或 USB
3.1 数据传输。
这个方框图 简洁利落。
在 TPS65982 中 集成了实现该设计
所需的大部分组件。
这使系统设计 非常直接明了。
此处所示的是 采用对接系统的 TPS65982。
这个方框图 非常类似。
TPS65982 将管理对接底座的 电源输入与输出，
高达 100 瓦特。
内部路径分别为 5 伏特和 12 伏特
提供 60 瓦特路径 和 15 瓦特路径。
TPS65982 将自动 协商交替模式、
电源、数据和视频。
同样，这是一张看上去类似 但应用不同的方框图。
TPS65982 构成 监控器设计的中心。
它将协商电源输出， 高达 100 瓦。
并能够额外提供 20 伏和 50 伏输出。
将来，当您将笔记本或 手机附件插入监控器时，
您将发现 许多监控器
将用作对接器。
监控器 将能够
对笔记本或移动设备充电。
该系统中的 TPS65982
还支持 DisplayPort 交替模式和 USB 3.1。
让我们快速切换到 使用 C 型的另一设计
考虑事项。在调查 亚马逊上出售的
Type-C USB 线时，发现 28% 的缆线
不符合 USB-IF 认证标准。
自 2006 年 3 月起， 亚马逊将禁止
出售任何不符合认证标准的 Type-C USB 线缆。
我们的许多客户以及 制造合作伙伴
发现有各种 缆线影响其系统，
在可耐受 5 伏电压的引脚上 提供大于 20 伏的电压。
如您从连接器 视图中可见，
此外，还有 许多故障机制。
CC 线路和 SBU 线路 与 Vbus 并置。
一个硬机械扭转、 碎屑或者截短的缆线
将在 CC 或 SBU 线路上 带来 Vbus 电压，
造成损伤。
TI 开发了 TPD 8S300 USB C 型 CC SBU、D+、D-保护器，
防范 Vbus 短接 以及出现 IEC ESD 事件。
该信号芯片保护 VCOON、CC、SBU、D+、D-
免受短路与过压影响。
这是许多系统的 核心要求。
感谢您投入宝贵的时间 给予 USB C 型与 PD 的
大力支持。
下面我列出了一些 信息
您可以查看和拓展 我们今天所讨论的内容。
我希望 借此机会
谢谢您的参与。 我叫 Kevin Jones， 德州仪器 (TI) 的 市场与应用总监。 今天我们将介绍 USB C 型和电力输送。 快速了解 USB C 型 和电力输送。 USB C 型与电力输送 是得到广泛应用的接口， 能够实现电源和 信号方面的扩展。 这是用于 USB 器件 以及线缆连接的 可逆插头连接器的规格。 C 型和 PD 适合从墙面插座、 移动电源、平面电脑、 监控器到我们的 移动器件在内的许多应用。 为何是现在？ 如今一个 USB C 型 连接器即可提供 由多个连接器 所提供的功能。 标准的 C 型现在 可以提供比现有的 PC 1.2 解决方案 高出两倍有余的功率。 C 型/PD 可提供 高达100 瓦特的电源。 此外，C 型 PD 可支持通过交替模式 支持视频以及 更高数据传输率的要求。 USB 历史 一瞥 — 在 2000 年，典型的 USB 数据传输率 是每秒 1.5 兆位 至每秒 12 兆位。 多年来， 此数字稳步上升， 目前为止，我们已能够 实现每秒处理 10 千兆位。 请注意，USB 速度 与 USB 是 C 型、A 型 还是 B 型连接器无关。 USB C 型是通用型连接器， 支持在一个连接器中 提供数据、视频以及电源。 如左下方介绍， 您可以看见 USBC C 可以 如何涵盖功率、数据、视频 以及音频， 而在过去 这通常需要四个独立连接器。 线缆为对称、 正反两用， 并且插头可翻转。 重要的是， C 型 采用连接器/缆线 接口，速度未变。 USB 2.0、USB 3.1 以及 ALT 模式 功能，如视频显示， 现在可以共存在 单个连接器上。 让我们看看 C 型插头。 它对称、可翻转 并具有多功能。 它具有通过线缆连接的 单个 USB 2.0 总线对， D+ 与 D- 在内部相连， USB 3.1 TxRx 对、 USB 超高速数据总线 或者交替模式。 插座中的 CC1/CC2 承担 CC 或 VCONN 的功能。 CC 是 C 型接口的 配置通道。 在线缆配置完成后， VCONN 就会对 C 型 USB 插头中的 电子器件加电。 V 总线使电力传输 高达总计 100 瓦特。 两个 SBU 边带信号 用于交替模式。 这里有 C 型 插座的快照。 它支持电源、USB 2.0、 USB 3.1、交替模式视频。 所有器件共存于 单个连接器上。 插座有 两个 CC 引脚， 一个 CC 线路穿过用于与缆线相连的 方向检测、滚动检测 以及电流 模式功能的缆线。 未用的 CC 引脚 将用于 VCONN 电源。 为选择 数据信号， 实现 C 型 USB 插头的 可翻转能力要求相应选择 USB 3.1 SuperSpeed 信号以及 USB 2.0 高速 高速信号。 该插座有两对 D+ 和 D- 引脚。 如果已连接接线柱， 则无需多路复用器。 出于信号完整性考虑， USB 3.1 SuperSpeed 信号 不能与接线柱相连。 这就要求选择 多路复用或 SuperSpeed 多路复用， 我们稍后将做讨论。 另请注意对称 V 总线连接、接地、发送 以及接收。 C 型 USB 通道 配置一瞥。 这是承接可翻转、 对称以及 正反可用缆线的简单方式。 C 型号数据角色的 一些术语 — 面向下游的端口、 DFP、主机。 或者面向上游的端口， 通常是器件或者 UFP。 双角色端口 — 双角色数据、DRD， 以及双角色电源 — 它可在 DFP 和 UFP 之间切换。 在 C 型 电源角色端， 我们设有电源就， 它在连上后将供电， 与此同步， 连上后还有一个用电器。 这是一个简单的 电阻分压网络， 用于区分 主机和设备。 DFP 通过 Rp 拉取 CC 引脚。 UFP 通过 Rd 拉取 CC 引脚。 DRD/DRP 在 DFP 和 UFP 之间交替。 在缆线中 有一条 CC 线路。 如果有源 CC 线路 在另一端有 Rd 或 Rp， DFP 或 UFP 可检测 UFP 或 DFP 的连接件。 DFP 或 UFP 可通过 检测 CC 线路是否活跃， 检测 插头朝向。 DFP 使用不同的 Rp 值 通告其电流提供 能力。 默认情况下，提供的 USB 电流为 1.5 安培或 3 安培。 数据和电源角色。 默认情况下， DFP 主机 为电源，UFP 器件为功率耗散器。 USB PD 可用于 改变这些角色。 VCONN 电源。 DFP 在未用的 CC 引脚处 为缆线或附件内部的 电子器件提供 VCONN 电源。 缆线必须安装了 下拉电阻器 RA， 以请求 VCONN 电源。 C 型 USB 连接器一瞥 及其对交替模式的 支持。 实现对交替模式的支持 需要有以黄色突出显示的 引脚。 交替模式使用 C 型 USB 接口 以实现非 USB 功能。 USB 2.0 功能 必须予以保留。 必须使用 USB PD 来 协商交替模式。 由供应商或标准组织 定义的操作 与 USB 接口 指定的 SVID 关联。 进入和退出 交替模式 受 USB PD 结构的 VDM 进入模式和 退出模式命令的控制。 一些交替模式示例 有工作中的 DisplayPort、Thunderbolt、 PCI Express、MHL 以及 HDMI。 您还可以创建自己的 可信模式。 选项 1，创建 由 USB 批准的官方交替模式。 它将赋予 SVID 或标准 ID。 选项 2，从 USB 接口 获取 VID， 并创建非官方 交替模式。 您只有向系统两端 均提供您的解决方案， 才能正常工作。 TI 支持这两个选项中的 任何一个选项。 让我们快速仔细看看 USB PD 交替模式 协商。 这是在对接底座和 建立 SB PD 反差的 笔记本之间的范围踪迹。 在右侧，我们展示了 采用 TPS65982 PD 控制器的 USBPD 传输分析仪输出。 在本示例中， 我们将对接底座用作 DFP 源并将笔记本电脑用作 UFB 功率耗散器。 在左侧，您可以 看见检测到 CC 线路 从 0 伏 跳至 5 伏。 在检测到 线缆后， 您可以在 Vbus 线上 以黄色突出显示的 5 伏应用。 您可以见到蓝色的 PD 线路 与一个较高的电压水平 进行协商， 当已建立 20 伏反差时， 您可以见到 Vbus 从 5 伏变为 20 伏。 然后，您可以见到 在替代模式已协商时， CC 线路上蓝色 部分的持续通信。 此处协商的替代模式 采用的是 DisplayPort。 让我们开始看一看 实施该替代模式 所需的一些 多路复用。 如右侧的图中，您可以 见到 GPU 和 USB 主机。 GPU 正提供 在替代模式下 使用的视频信号。 USB 主机 在提供 USB 数据。 PD 控制器的 责任是 控制多路复用 并选择是否是 DisplayPort 数据、USB 数据，或将这两种数据 提供给 C 类 USB 插座。 TI 的 USB C 类 与 PD 产品系列一瞥。 我们倾向于将 对 USB C 类的支持分段并将 PD 分为三个主要水平。 这有许多 15 瓦或 更低功率的应用。 这些是我们今天 使用的典型应用， 其中， 制造供应商 仅仅是将 A 型连接器 切换至 C 型 连接器. 在其他应用中， 制造商要求 更高的功率。 C 型和 电力输送 多用于这些产品。 还有 USB PD 的 另一种 提供 C 型的分类， 我们称作全功能 PD，您将能够 使用此类器件利用 PD 交替模式提供电能、数据以及 模式。 TI 具有一系列 支持该功能的产品。 除这主要的三种 C 型 USB 和 PD 支持水平外， TI 具有多项 比较产品 来协助您的设计。 现在，我们就来 深入了解 TPS65982 端口控制器。 必须了解的在 该系统中需要用到的 关键组件。 左侧是 用于协助 USB C 型 与 PD 解决方案设计的 通用方框图。 如您所见， 在红色部分， 我们通常可见到 USB C 类 与 PD 所要求的与电源有关的功能。 这些方框的功能用途是 管理 Vbus。 在 USB C 型和 PD 系统中， Vbus 有多种要求。 重要的是要系统 能够察觉过流、 过压，能够 提供热关断， 在电池电量耗尽 模式下运行 — 即在未向芯片 提供任何电源时 — 并且还在 Vbus 上 提供反向过流 保护。 通常，我们将为移除多余的 缆线提供 Vbus 放电。 TI 组件通常 随附 IEC 和 UL 安全 许可。 如左侧 所示， TI 器件支持 可变直流至直流 电压架构或 电源多路复用架构。 在蓝色部分， 您可以见到电源外部 典型 C 型 PD 功能 所用的许多组件。 CC 检测和翻转 是其核心。 这将决定 缆线的朝向。 PD PHY 或调制解调器 用于使用 CC 线路经过 PD 进行通信。 PD 管理器 通常为微控制器， 但是它可作为 状态机， 管理交替模式、C 型电流 以及电源的 实现最佳平衡。 它通常负责 控制 SuperSpeed 多路转换 和信号调制， 在解决方案 前端通常 为总线短接保护， 针对 SuperSpeed 线路的 ESD， 以及还有针对 CC 和 高速线路的 ESD。 左侧所述的是 TPS65982。 所有未灰显的 方框均已经 纳入 TPS65982 中。 如您所见，USB C 型 端口电源开关 与 USB PD 控制器 以及高速多路复用器 已高度集成。 它支持所有 C 型 高电流模式， 具有集成端口 电源开关， 高达 28 伏特，3 安培。 它支持可选的 双向外部电源， 并且 MOSFET 能够提供 100 瓦特支持。 它具有一个集成式 电池电量耗尽 LDO 以实现 无电池情况下的自主运行。 它完全兼容 USB PD 基带调制解调器。 它能够借助集成式 VCONN 开关 执行所有 CC 引脚功能。 您能够轻松获得 线缆检测和 线缆定向。 无需外部 VCOON 组件。 集成式高速多路复用器 和交替模式支持 使器件能够支持 DisplayPort、 Thunderbolt、PDIO、QuickSwap 以及 MHL 交替模式。 这种解决方案拥有 灵活的系统接口， 包括 TI 高速多路复用 系列的 I2C 主和从、 Spy 以及 简单连接与 控制。 使用 6×6 非 HDI MicroStar BGA 极为简单。 该款器件的后续产品是 TPS65981。 它还在工业 和汽车选件中 均有提供。 TPS65981 与 TPS65982 之间的 主要区别是 其 8×8 的 56 引脚 QFN 封装包。 其大间距以及对工业和 汽车温度范围的支持 使其成为您的工业 或汽车应用的 理想选择。 让我们使用笔记本电脑 应用来快速查看 TPS65982 示例。 此应用描述了 笔记本电脑中的 TPS65982。 如您所见， 它能够全面管理 Vbus 电源， 无论是由笔记本电脑 供电 — 在本例中 是 5 伏特或 12 伏特 — 还是从外部 充电器接收电源， 高达 100 瓦特。 TPS65982 还管理 SuperSpeed 多路复用 以控制 替代模式的支持。 所以笔记本电脑可以 按需提供 DisplayPort 或 USB 3.1 数据传输。 这个方框图 简洁利落。 在 TPS65982 中 集成了实现该设计 所需的大部分组件。 这使系统设计 非常直接明了。 此处所示的是 采用对接系统的 TPS65982。 这个方框图 非常类似。 TPS65982 将管理对接底座的 电源输入与输出， 高达 100 瓦特。 内部路径分别为 5 伏特和 12 伏特 提供 60 瓦特路径 和 15 瓦特路径。 TPS65982 将自动 协商交替模式、 电源、数据和视频。 同样，这是一张看上去类似 但应用不同的方框图。 TPS65982 构成 监控器设计的中心。 它将协商电源输出， 高达 100 瓦。 并能够额外提供 20 伏和 50 伏输出。 将来，当您将笔记本或 手机附件插入监控器时， 您将发现 许多监控器 将用作对接器。 监控器 将能够 对笔记本或移动设备充电。 该系统中的 TPS65982 还支持 DisplayPort 交替模式和 USB 3.1。 让我们快速切换到 使用 C 型的另一设计 考虑事项。在调查 亚马逊上出售的 Type-C USB 线时，发现 28% 的缆线 不符合 USB-IF 认证标准。 自 2006 年 3 月起， 亚马逊将禁止 出售任何不符合认证标准的 Type-C USB 线缆。 我们的许多客户以及 制造合作伙伴 发现有各种 缆线影响其系统， 在可耐受 5 伏电压的引脚上 提供大于 20 伏的电压。 如您从连接器 视图中可见， 此外，还有 许多故障机制。 CC 线路和 SBU 线路 与 Vbus 并置。 一个硬机械扭转、 碎屑或者截短的缆线 将在 CC 或 SBU 线路上 带来 Vbus 电压， 造成损伤。 TI 开发了 TPD 8S300 USB C 型 CC SBU、D+、D-保护器， 防范 Vbus 短接 以及出现 IEC ESD 事件。 该信号芯片保护 VCOON、CC、SBU、D+、D- 免受短路与过压影响。 这是许多系统的 核心要求。 感谢您投入宝贵的时间 给予 USB C 型与 PD 的 大力支持。 下面我列出了一些 信息 您可以查看和拓展 我们今天所讨论的内容。 我希望 借此机会
谢谢您的参与。
我叫 Kevin Jones， 德州仪器 (TI) 的
市场与应用总监。
今天我们将介绍 USB C 型和电力输送。
快速了解 USB C 型 和电力输送。
USB C 型与电力输送 是得到广泛应用的接口，
能够实现电源和 信号方面的扩展。
这是用于 USB 器件 以及线缆连接的
可逆插头连接器的规格。
C 型和 PD 适合从墙面插座、
移动电源、平面电脑、 监控器到我们的
移动器件在内的许多应用。
为何是现在？
如今一个 USB C 型 连接器即可提供
由多个连接器 所提供的功能。
标准的 C 型现在 可以提供比现有的 PC 1.2 解决方案
高出两倍有余的功率。
C 型/PD 可提供 高达100 瓦特的电源。
此外，C 型 PD 可支持通过交替模式
支持视频以及 更高数据传输率的要求。
USB 历史 一瞥 —
在 2000 年，典型的 USB 数据传输率
是每秒 1.5 兆位 至每秒 12 兆位。
多年来， 此数字稳步上升，
目前为止，我们已能够 实现每秒处理 10 千兆位。
请注意，USB 速度 与 USB 是
C 型、A 型 还是 B 型连接器无关。
USB C 型是通用型连接器， 支持在一个连接器中
提供数据、视频以及电源。
如左下方介绍， 您可以看见
USBC C 可以 如何涵盖功率、数据、视频
以及音频， 而在过去
这通常需要四个独立连接器。
线缆为对称、 正反两用，
并且插头可翻转。
重要的是， C 型
采用连接器/缆线 接口，速度未变。
USB 2.0、USB 3.1 以及 ALT 模式 功能，如视频显示，
现在可以共存在 单个连接器上。
让我们看看 C 型插头。
它对称、可翻转 并具有多功能。
它具有通过线缆连接的 单个 USB 2.0 总线对，
D+ 与 D- 在内部相连，
USB 3.1 TxRx 对、 USB 超高速数据总线
或者交替模式。
插座中的 CC1/CC2 承担 CC 或 VCONN 的功能。
CC 是 C 型接口的 配置通道。
在线缆配置完成后， VCONN 就会对
C 型 USB 插头中的 电子器件加电。
V 总线使电力传输 高达总计 100 瓦特。
两个 SBU 边带信号 用于交替模式。
这里有 C 型 插座的快照。
它支持电源、USB 2.0、 USB 3.1、交替模式视频。
所有器件共存于 单个连接器上。
插座有 两个 CC 引脚，
一个 CC 线路穿过用于与缆线相连的 方向检测、滚动检测
以及电流 模式功能的缆线。
未用的 CC 引脚 将用于 VCONN 电源。
为选择 数据信号，
实现 C 型 USB 插头的 可翻转能力要求相应选择
USB 3.1 SuperSpeed 信号以及 USB 2.0 高速
高速信号。
该插座有两对 D+ 和 D- 引脚。
如果已连接接线柱， 则无需多路复用器。
出于信号完整性考虑， USB 3.1 SuperSpeed 信号
不能与接线柱相连。
这就要求选择 多路复用或 SuperSpeed 多路复用，
我们稍后将做讨论。
另请注意对称 V 总线连接、接地、发送
以及接收。
C 型 USB 通道 配置一瞥。
这是承接可翻转、 对称以及
正反可用缆线的简单方式。
C 型号数据角色的 一些术语 —
面向下游的端口、 DFP、主机。
或者面向上游的端口， 通常是器件或者 UFP。
双角色端口 — 双角色数据、DRD，
以及双角色电源 — 它可在 DFP 和 UFP 之间切换。
在 C 型 电源角色端，
我们设有电源就， 它在连上后将供电，
与此同步， 连上后还有一个用电器。
这是一个简单的 电阻分压网络，
用于区分 主机和设备。
DFP 通过 Rp 拉取 CC 引脚。
UFP 通过 Rd 拉取 CC 引脚。
DRD/DRP 在 DFP 和 UFP 之间交替。
在缆线中 有一条 CC 线路。
如果有源 CC 线路 在另一端有 Rd 或 Rp，
DFP 或 UFP 可检测 UFP 或 DFP 的连接件。
DFP 或 UFP 可通过 检测 CC 线路是否活跃，
检测 插头朝向。
DFP 使用不同的 Rp 值 通告其电流提供
能力。
默认情况下，提供的 USB 电流为 1.5 安培或 3 安培。
数据和电源角色。
默认情况下， DFP 主机
为电源，UFP 器件为功率耗散器。
USB PD 可用于 改变这些角色。
VCONN 电源。
DFP 在未用的 CC 引脚处
为缆线或附件内部的 电子器件提供 VCONN 电源。
缆线必须安装了 下拉电阻器 RA，
以请求 VCONN 电源。
C 型 USB 连接器一瞥 及其对交替模式的
支持。
实现对交替模式的支持 需要有以黄色突出显示的
引脚。
交替模式使用 C 型 USB 接口
以实现非 USB 功能。
USB 2.0 功能 必须予以保留。
必须使用 USB PD 来 协商交替模式。
由供应商或标准组织 定义的操作
与 USB 接口 指定的 SVID 关联。
进入和退出 交替模式
受 USB PD 结构的 VDM 进入模式和
退出模式命令的控制。
一些交替模式示例 有工作中的 DisplayPort、Thunderbolt、
PCI Express、MHL 以及 HDMI。
您还可以创建自己的 可信模式。
选项 1，创建 由 USB
批准的官方交替模式。
它将赋予 SVID 或标准 ID。
选项 2，从 USB 接口 获取 VID，
并创建非官方 交替模式。
您只有向系统两端 均提供您的解决方案，
才能正常工作。
TI 支持这两个选项中的 任何一个选项。
让我们快速仔细看看 USB PD 交替模式
协商。
这是在对接底座和 建立 SB PD 反差的
笔记本之间的范围踪迹。
在右侧，我们展示了 采用 TPS65982 PD 控制器的
USBPD 传输分析仪输出。
在本示例中， 我们将对接底座用作
DFP 源并将笔记本电脑用作 UFB 功率耗散器。
在左侧，您可以 看见检测到 CC 线路
从 0 伏 跳至 5 伏。
在检测到 线缆后，
您可以在 Vbus 线上 以黄色突出显示的 5 伏应用。
您可以见到蓝色的 PD 线路 与一个较高的电压水平
进行协商， 当已建立 20 伏反差时，
您可以见到 Vbus 从 5 伏变为 20 伏。
然后，您可以见到 在替代模式已协商时，
CC 线路上蓝色 部分的持续通信。
此处协商的替代模式 采用的是 DisplayPort。
让我们开始看一看 实施该替代模式
所需的一些 多路复用。
如右侧的图中，您可以 见到 GPU 和 USB 主机。
GPU 正提供 在替代模式下
使用的视频信号。
USB 主机 在提供 USB 数据。
PD 控制器的 责任是
控制多路复用 并选择是否是
DisplayPort 数据、USB 数据，或将这两种数据
提供给 C 类 USB 插座。
TI 的 USB C 类 与 PD 产品系列一瞥。
我们倾向于将 对 USB C 类的支持分段并将 PD
分为三个主要水平。
这有许多 15 瓦或
更低功率的应用。
这些是我们今天 使用的典型应用，
其中， 制造供应商
仅仅是将 A 型连接器 切换至 C 型
连接器.
在其他应用中， 制造商要求
更高的功率。
C 型和 电力输送
多用于这些产品。
还有 USB PD 的 另一种
提供 C 型的分类， 我们称作全功能 PD，您将能够
使用此类器件利用 PD 交替模式提供电能、数据以及
模式。
TI 具有一系列 支持该功能的产品。
除这主要的三种 C 型 USB 和 PD 支持水平外，
TI 具有多项 比较产品
来协助您的设计。
现在，我们就来 深入了解 TPS65982
端口控制器。
必须了解的在 该系统中需要用到的
关键组件。
左侧是 用于协助 USB C 型
与 PD 解决方案设计的 通用方框图。
如您所见， 在红色部分，
我们通常可见到 USB C 类 与 PD 所要求的与电源有关的功能。
这些方框的功能用途是 管理 Vbus。
在 USB C 型和 PD 系统中， Vbus 有多种要求。
重要的是要系统 能够察觉过流、
过压，能够 提供热关断，
在电池电量耗尽 模式下运行 —
即在未向芯片 提供任何电源时 —
并且还在 Vbus 上 提供反向过流
保护。
通常，我们将为移除多余的 缆线提供 Vbus
放电。
TI 组件通常 随附 IEC 和 UL 安全
许可。
如左侧 所示，
TI 器件支持 可变直流至直流
电压架构或 电源多路复用架构。
在蓝色部分， 您可以见到电源外部
典型 C 型 PD 功能 所用的许多组件。
CC 检测和翻转 是其核心。
这将决定 缆线的朝向。
PD PHY 或调制解调器 用于使用 CC 线路经过 PD
进行通信。
PD 管理器 通常为微控制器，
但是它可作为 状态机，
管理交替模式、C 型电流 以及电源的
实现最佳平衡。
它通常负责 控制
SuperSpeed 多路转换 和信号调制，
在解决方案 前端通常
为总线短接保护， 针对 SuperSpeed 线路的 ESD，
以及还有针对 CC 和 高速线路的 ESD。
左侧所述的是 TPS65982。
所有未灰显的 方框均已经
纳入 TPS65982 中。
如您所见，USB C 型 端口电源开关
与 USB PD 控制器 以及高速多路复用器
已高度集成。
它支持所有 C 型 高电流模式，
具有集成端口 电源开关，
高达 28 伏特，3 安培。
它支持可选的 双向外部电源，
并且 MOSFET 能够提供 100 瓦特支持。
它具有一个集成式 电池电量耗尽
LDO 以实现 无电池情况下的自主运行。
它完全兼容 USB PD 基带调制解调器。
它能够借助集成式 VCONN 开关
执行所有 CC 引脚功能。
您能够轻松获得 线缆检测和
线缆定向。
无需外部 VCOON 组件。
集成式高速多路复用器 和交替模式支持
使器件能够支持 DisplayPort、 Thunderbolt、PDIO、QuickSwap
以及 MHL 交替模式。
这种解决方案拥有 灵活的系统接口，
包括 TI 高速多路复用 系列的 I2C 主和从、
Spy 以及 简单连接与
控制。
使用 6×6 非 HDI MicroStar BGA 极为简单。
该款器件的后续产品是 TPS65981。
它还在工业 和汽车选件中
均有提供。
TPS65981 与 TPS65982 之间的 主要区别是
其 8×8 的 56 引脚 QFN 封装包。
其大间距以及对工业和 汽车温度范围的支持
使其成为您的工业 或汽车应用的
理想选择。
让我们使用笔记本电脑 应用来快速查看 TPS65982
示例。
此应用描述了 笔记本电脑中的 TPS65982。
如您所见， 它能够全面管理 Vbus 电源，
无论是由笔记本电脑 供电 —
在本例中 是 5 伏特或 12 伏特 —
还是从外部 充电器接收电源，
高达 100 瓦特。
TPS65982 还管理 SuperSpeed 多路复用
以控制 替代模式的支持。
所以笔记本电脑可以 按需提供 DisplayPort 或 USB
3.1 数据传输。
这个方框图 简洁利落。
在 TPS65982 中 集成了实现该设计
所需的大部分组件。
这使系统设计 非常直接明了。
此处所示的是 采用对接系统的 TPS65982。
这个方框图 非常类似。
TPS65982 将管理对接底座的 电源输入与输出，
高达 100 瓦特。
内部路径分别为 5 伏特和 12 伏特
提供 60 瓦特路径 和 15 瓦特路径。
TPS65982 将自动 协商交替模式、
电源、数据和视频。
同样，这是一张看上去类似 但应用不同的方框图。
TPS65982 构成 监控器设计的中心。
它将协商电源输出， 高达 100 瓦。
并能够额外提供 20 伏和 50 伏输出。
将来，当您将笔记本或 手机附件插入监控器时，
您将发现 许多监控器
将用作对接器。
监控器 将能够
对笔记本或移动设备充电。
该系统中的 TPS65982
还支持 DisplayPort 交替模式和 USB 3.1。
让我们快速切换到 使用 C 型的另一设计
考虑事项。在调查 亚马逊上出售的
Type-C USB 线时，发现 28% 的缆线
不符合 USB-IF 认证标准。
自 2006 年 3 月起， 亚马逊将禁止
出售任何不符合认证标准的 Type-C USB 线缆。
我们的许多客户以及 制造合作伙伴
发现有各种 缆线影响其系统，
在可耐受 5 伏电压的引脚上 提供大于 20 伏的电压。
如您从连接器 视图中可见，
此外，还有 许多故障机制。
CC 线路和 SBU 线路 与 Vbus 并置。
一个硬机械扭转、 碎屑或者截短的缆线
将在 CC 或 SBU 线路上 带来 Vbus 电压，
造成损伤。
TI 开发了 TPD 8S300 USB C 型 CC SBU、D+、D-保护器，
防范 Vbus 短接 以及出现 IEC ESD 事件。
该信号芯片保护 VCOON、CC、SBU、D+、D-
免受短路与过压影响。
这是许多系统的 核心要求。
感谢您投入宝贵的时间 给予 USB C 型与 PD 的
大力支持。
下面我列出了一些 信息
您可以查看和拓展 我们今天所讨论的内容。
我希望 借此机会
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未学习 USB Type-C和PD 101
00:13:48
播放中
视频简介
USB Type-C和PD 101
所属课程：USB Type-C和PD 101
发布时间：2019.03.11
视频集数：1
本节视频时长：00:13:48
视频中提供的材料概述：
USB Type-C＆PD概述
通用串行总线（USB）简史
USB Type-C电缆/连接器简介
一个连接器
物理接口
Type-C插头
C型插座
配置通道（CC）
备用模式定义
USB PD备用模式协商
DisplayPort用于Type-C备用模式
TI广泛的Type-C和PD产品组合
生态系统框图
高级，TPS65982和TPS65981
使用TPS65982和HD3SS460的笔记本电脑，基座和显示器
USB Type-C电缆可能出现的故障机制
TPS8S300：TI针对故障电缆的解决方案
