Type C - Type C与USB PD技术可以用在何方？

大家好 我们继续进行下一个 Topic 这个 Topic 主要是关于 Type C 的一些终端应用 怎么去设计 刚刚可能茶歇的时候 大家都有在我们的展示台上面 看到 TI 有非常多的 关于 Type C 这个方面的一些参考设计 包括适配器、Power Bank、车充这样的 我们接下来讲一下这些参考设计 它的一个设计以及工作的原理 它的一个设计以及工作的原理 首先我们回顾一下 TI 在 USB Type C 跟 PD 这一块的一个整个产品 我们有这个功能的简单到复杂有对应的产品 最简单的这种就是 Type C 不带 PD 的 一个 5V3A 这样的一个方案 在 TI 我们有两颗已经量产的方案 TUSB320 跟 TPS25810 25810 那个刚刚已经介绍过 它是一个 5V3A DFP 控制器 也就是在供电端这样的一个设备的解决方案 TUSB320 它是一个 DRP 的设备 然后这个芯片是 CC 逻辑 它的应用范围可能是平板用户这些 应用场合 再往下面就是 Type C 带 PD 的供电芯片 我们有 TPS25740 跟 741 非 A 以及带 A 的这样一些版本 然后这四颗芯片是适用于一些充电的设备 像墙充、适配器、车充以及 Power Bank 这些应用场合 来给外围设备进行一个大功率的充电 可以最大到不带 A 版本是 60W 带 A 的版本是 45W 在某一些条件下是可以支持 100W 这个条件就是需要我们的线缆 是一直连在我们的供电端 比如像我们现在的笔记本电脑的 它的那个 adapter 一样 就是 adapter 带线的这种可以走 100W 不带线，线是可以插拔的这种是 60W 最大 接下来集成度更高的是带 PD 带 PD 并且支持数据 以及视频这些协议的传输 在 TI 里面我们有 TPS65982 跟 65987 然后这两颗芯片 都是集成了一个 20V3A 的 MOS 管 以及一个 ARM 在里面 所以它是一个全集成的单芯片方案 在一些像多口的应用 我们可能需要节省掉 ARM 的资源部分 我们有 TPS25725 就刚刚提到的一个方案 这些方案 65982 跟 25725 都是 DRP 就是双向的功率是双向这样的一个解决方案 接下来首先我们来介绍一下 USB Type C PD 的适配器 我们可以怎么去设计 我们来看一下这一个 我们举了一个 22.5W PD 适配器这样的一个例子 是基于 TPS25740A 这样的一个方案 那我们可以看到 这个左边 其实是我们一个传统 AC/DC 的一个设计 只需要加上 25740 就可以升级为一个 USB PD 这样一个适配器 这个适配器它支持 5V3A、9V2.5A、15V1.5A 这些广播值我们是通过外围有四个控制的管脚 配置的管脚 这些配置的管脚上拉或者下拉 来决定这个电压以及这个功率的输出 同时因为我们有三档的广播值 但是最终设备与设备沟通之后 我们只会输出其中一档 我们是怎么去改变这个输出电压的值？ 我们通过与受电设备的握手之后 我们会有两个输出信号 CTR1 跟 CTR2 这两个信号通过外围的电阻 来改变前期 AC/DC 它的反馈回路的阻抗 来改变前期 AC/DC 它的反馈回路的阻抗 从而改变 AC/DC 的输出 同理假如我们不是一个适配器这样的一个应用 而是 DC/DC 也是通过 CTR1、CTR2 的外面的电阻 而是 DC/DC 也是通过 CTR1、CTR2 的外面的电阻 来改变 DC/DC 反馈回路的阻抗 从而改变 DC/DC 的输出 这些配置的管脚就是这里所列的 HIPWR、PCTRL、PSEL HIPWR、PCTRL、PSEL 来上拉下拉来选择电压以及电流 因为芯片里面我们自带有过流保护 当我们输出某一档功率的时候 我们电流超过我们设置的值的时候 我们会断开这种 MOS 管来保护后面的电路 那这个例子是基于 25740A 的 36W 适配器这样的一个方案 适配器这样的一个方案 我们可以跟前面的电路进行一个比较 我们只需要改变这个四个配置管脚的上拉或者下拉 就可以从一个 22.5W 设计更新为一个 36W 的设计 所以我们在做不同功率适配器的设计的时候非常的方便 这个电路它是实现 5V3A、9V3A 还有一个 15V2.4A 的一个广播值 在 TI 我们提供一系列的适配器这样的参考设计 这是 60W 的其中一个参考设计 用的是 UCC28740 跟 24636 以及 TPS25740 Type C 控制器 来实现 36W 的这样一个设计 60W 这样一个设计 同样我们在展示桌上面有一个 36W 的 这样一个适配器的设计 在 TI 里面 我们在深圳有一个参考设计的部门 他们会根据我们客户实际的电气要求 以及客户他产品的尺寸长宽高 来进行这些参考设计的设计 所以我们可以看到参考设计我们一般都比较清楚 并且这些参考设计在 TI 都是一些开放的资源 我们有原理图、版图、测试报告、BOM 表 可以提供给大家 作为一个参考 减小大家在开发初期的一个开发周期 像适配器这一类我们还会去拿这个参考设计 去通过一些 EMI 的测试 这是一个基于 TPS25810 5V3A15W 的一个适配器的设计 我们可以看到前级 也是一个传统的 AC/DC 的设计 在接口端我们有 Type C 的控制器 TPS25810 然后同时我们知道市面上面 其实带有 Type C 接口的 这样一个手机还不是特别的多 大部分的设备还是 Micro B 的这样的一个设备 有可能手机里面走的是 BC1.2 也有可能是苹果 也有可能是三星 这些设备我们这我们可以通过 TPS2514A 它是识别 D+/D- 来检测外面接入的是一个什么样的手机 然后切换到相应的充电模式 来使外面的手机 认为我的适配器是它原装的适配器 所以可以进行一个快充 通过 Type C 口 我们怎么支持现有手机的一个充电呢？ 首先我们这边是适配器是 Type C 但是手机端是 Micro B 所以我们需要一个 Type C 转 Type A 或者是 Type C 转 Micro B 这样的一个端口或者是线 我们知道 Type C 它是一个冷的插座 但是现有的 Type A 这样的一个适配器 它是一个热的插座 有 5V 的输出 那我们怎么解决这个矛盾？ 在这种 C 转 Type A、C 转 Micro B 的线 它是有要求在 C 端是有下拉的电阻 所以只要这种线缆 接入带有 Type C 接口的适配器的时候 我们的芯片会看到线缆里面的下拉电阻 从而打开 VBUS 那接下来是 Power Bank 移动电源的一些设计 我们知道现在大部分的移动电源 它可能是只为我们的手机或者是平板来进行充电 由于 Type C PD 的出现 我们允许更大功率的传输 使得我们是运用 Power Bank 来给我们的笔记本电脑进行充电 那首先大部分的手机其实 15W 已经足够 基于 TPS25810 这样 15W 的 一个 Power Bank 这样的一个设计 25810 会监测 CC 来检测设备插入拔出 同时有打开 VBUS 来给外围设备供电 同时我们这个参考设计里面 还带有一个 TPS2514 来兼容现在市面上面的手机进行快充 为了给更大功率的外围设备 像平板电脑、笔记本电脑这样的设备供电 我们可以用 TPS25740 的 一个 60W 移动电源的这样一个设备 可以看到 25740 它不需要 MCU 来控制 然后我们会实时监测 CC 然后我们会实时监测 CC 同时在 CC 上面跟受电设备进行握手 来选择输出的电压 然后把这个信号反馈给我们前级的 Buck-Boost 来改变这个 LM5175 它的输出电压 然后打开这个 VBUS 来输出电压 给后面的设备进行充电 当设备拔出之后 我们在 CC 上监测到设备拔出 我们芯片本身会对这路 VBUS 放电 并且同时用 CTR 管脚 来改变 LM5175 它的输出 回到 5V 这个初始状态 同样的这个设计里面是 集成了 TPS2514 来做来兼容 现在市面上面的手机的一个充电 由于 2515、2514 它是一个 5V 供电的方案 这个 Power Bank 由于带 PD 我的输出电压是一个高压 所以我们需要接一个 LDO 因为我们有了这个 LDO 一个小电流的电源 我们可以通过 25740 它跟 25810 样有负载检测这样一个管脚 可以用这个管脚来做一个使能信号 关掉我们的 MCU 还有我们的 charger 芯片 当没有设备的时候 来实现这个整体系统功耗的降低 当有设备插入的时候 25740 这个负载检测的信号会有效 然后运用这个信号来做什么 信号打开我们 MCU 跟我们的 charger 这个最后一个设计 它是一个双向 DRP 这样的一个设计 你可以看到这个 Power Bank 它有两个口 一个 Type C 口一个 Type A 口 Type A 口我们知道它只是一个输出的口 这个 Power Bank 它是用哪一个口进行充电 它就是用 Type C 口来进行充电 同时这个 Type C 口也是用来放电的 这个方案我们用的是 TPS25725 25725 是一个 USB PD DRP 控制器 25725 它会检测 CC 当外围接入像一个适配器这样的供电设备 25725 会监测到 CC 上面有个供电设备接入 它会打开 Sink 的电源轨来给里面的电池充电 假如说外围我们接入的是一个受电设备像手机 25725 会监测 CC 上有受电设备的接入 然后会打开这个 Source 的电路 来给外面的手机或平板充电 同样 25725 凡是 25725 里面有 Data Battary 这个模式 凡是 25725 里面有 Data Battary 这个模式 因为像电池供电的设备 它总有电池电量完全耗尽 它总有电池电量完全耗尽 MCU 这个全局控制器 没有打开这样的一个情形 25725 在这种情形的时候 它可以摆脱 MCU 的一个控制来检测 CC 来监测 VBUS 有一个外围的电源接入的时候 我们会直接打开通道 charger 的这一部分来给电池充电 直到电池的电量充到 MCU 唤醒 我们会把这个控制权重新释放给 MCU 来做这个系统的全局控制 来做这个系统的全局控制 同样的在这个 Type C 口我们集成了 2514 我们加上 2514A 来兼容 我们加上 2514A 来兼容 现在市面上的手机的充电 这是一些基于 TPS25740 的 一个 65W 的三串或者两串电池的 一个 65W 的三串或者两串电池的 这一个 Power Bank 的设计 25740 它这个设计 因为 25740 是一个 DFP 控制器 所以这个 Power Bank Type C 口 只能往外输出电压 只能往外输出电压 只能放电，不能充电 这是我们展示台里面的其中一个 Power Bank 它是不带 PD 的这样一个 Power Bank 我们看到这个移动电源里面有三个接口 有一个 Micro B、有一个 Type C、有一个 Type A 这个 Power Bank 它还是沿用了现在的 Micro B 来进行充电 里面用的是 bq25895 所以我们可以支持高压的一个充电 放电用的是 Type C 口跟 Type A Type C 这一块用的是 因为这是一个不带 PD 的方案 里面是 TPS25810 Type A 这一块就是 TPS2514A 这个 Power Bank 跟前面这个 Power Bank 的区别是 我们再看 A 这一路 加入了兼容高压的一个充电方案 所以输入跟 Type A 的输出 也是支持高压充电高压放电 也是支持高压充电高压放电 这个是只有一个 Type C 口的 这样一个充电移动充电器 这样一个充电移动充电器 这样的一个参考设计 这样的一个参考设计 因为只有一个 Type C 口 所以充电和放电都需要通过这个 Type C 口 除了刚刚我们介绍了 TPS25725 可以完成这个 DRP 这样的一个动作 同样 TUSB320 它也可以完成这样一个动作 区别就是 TUSB320 它是不带 PD 的 所以这个 Power Bank 它是一个 15W 的一个设计 25725 它是带 PD 的 所以可以做更高功率这样的一个设计 接下来就是笔记本电脑、显示器 以及 Docking 这些参考设计 以及 Docking 这些参考设计 这些参考设计一般都需要带有数据支持 我们前面所说的一般都是不带数据 只是充电这样一个参考这样的一些设计 这是一个在笔记本电脑的一个典型设计 我们刚刚有提到 现在目前上面带 Type C 的笔记本电脑 它里面的它们还保有 barrel jack 所以这个 Type C 口 只是一个放电这样的一个 USB 口 并且因为受里面的笔记本电脑架构的限制 它是一个只是 5V 而不能提供高压往外充电的一个口 所以我们可以用 TPS25810 来进行一个设计 由于 USB 口一般还需要 传输 USB3.0 的数据 传输 USB3.0 的数据 我们需要 25810 可以判断极性的正反 来给到外围的一个 SuperSpeed Mux 选择 TXRX 的通路来进行数据的传输 未来的笔记本电脑里面会采用 随着里面 charger 的一些升级 我们的 USB 口也可以支持高压的充电放电 所以这个设计 这个参考设计 是基于 TPS25725 DRP 的一个设计 这种方案 TPS25725 这一部分刚刚 Power Bank 的 基于 TPS25725 的Power Bank 的工作原理类似 25725 它会检测 CC 进行设备的插入拔出的检测 并且监测这个接入设备它的类型 来选择是哪一路是 Source 通路打开 还是 Sink 通路打开 并且是打开哪一路电压的通路 我们可以看到这个设计 它的输出是三个电压 20V3A、12V3A 以及 5V3A 20V3A、12V3A 以及 5V3A 那输出哪一路电压 是通过 25725 与外围设备的一个握手 来进行选择 输入这一路的话是 20V3A 只有 20V3A 这一部是输入 那这个设计是车充 基于 25810 的一个车充的设计 在接口这一块的话 基本上和前面所提到的 基于 25810 的设计非常类似 这是基于 25740 的一个车充的设计 这些我们都有相应的一些参考设计在展示桌里面 这个参考设计是完全按照 那个车充的尺寸 那个车充的尺寸 非常小的一个尺寸来做一个设计 在 TI 里面这是一些 TI 所有的资源 我们刚刚所介绍的都是参考设计 在 TI 里面除了参考设计是一个完整的方案 我们还有基于芯片的评估板 这个评估板与参考设计不一样 评估板它的目的是 为了让我们的客户更方便地 去评估去了解这个芯片的工作原理 所以我们的评估板一般做的比较大 上面会有一些跳帽以及一些测试点 来方便客户进行测试以及做实验 同样我们有一个 E2E 的一个论坛 E2E 的论坛不但有我们国内的专家 还有一些国外的专家 可以去回答大家在上面所问的一些问题 那我们刚刚在第一节的时候 就有提到我们中国区 有一个本土的论坛叫 DeyiSupport 然后 DeyiSupport 是一个中文的论坛 我们还有一些设计的工具来针对我们的芯片 进行一些外围元器件无源器件的 一些像电阻值的一些计算的工具 然后我们在深圳市有一个 USB 的设计 以及系统这样的一个团队 可以去回答大家的问题 可以去回答大家的问题 然后我是这边的联系窗口 大家有什么问题可以给我发邮件 这节内容就到这，大家有没有什么问题？