TI 车载 USB 充电技术 - A

各位朋友大家下午好接下来由我给大家介绍一下 TI在汽车USB应用领域中的一些产品和我们的解决方案 说道汽车的USB口 大家应该很熟悉 像有的汽车上 它前面板还有扶手箱的位置 后座 甚至有的在前面 放杂物的格子里也有USB口 我们一般用USB口 比如说你插个优盘 它可以听歌之类的 你插个手机的话 它可以给你的手机充电 也就是说 这个USB口 它基本就两个功能一个是给外部设备提供电 第二个是与外部设备进行通信 说到供电和通信我们就提一下这个保护 万一说USB口短路了怎么办 对吧 这个通信的话 我们也需要一些保护 比如说静电保护 说到充电的话 怎么样可以使你的USB口给我的手机大电流的充电 这也是一个问题 我们TI关于这些保护方面就做了一些产品 比如说tps202x一直到6x系列的 这个是我们的限流开关 它可以保护你的USB口 这个tpx255x和256x 是一个可调限流点的一个限流开关 它外部有一个引脚你可以接一个电阻 通过这个电阻调节它的限流点 tps251x这个系列的产品 它是用来给你的手机进行大电流充电的 但是251x系列的产品它不支持通信 如果你要通信的话我们还有tps254x的系列的产品 这个254x系列的产品 它可以支持sdp cdp dcp的模式 也可以给手机大电流的充电 而且我们也对254x进行了升级 它有一些是对你的通信进行保护的 比如说有一些iec的保护 或者是短路的电池的一些保护 而且还有关于type-c的 type-c充电的话 我们也有tps25810 说到充电和通信 就得讲一下BC1.2 BC1.2是USB联盟它规定的一个协议 它把USB口分为三个类 第一个是sdp而后是dcp还有cdp sdp是支持我的主机和我的假如说是手机 支持通信 而且主机可以给手机提供充电电流 但是电流很小 最大只有500毫安 dcp它不支持通信 但是它可以给你的手机大电流的充电 最大可以提供1.5安培的电流 cdp是集合了sdp和dcp的优点 它既可以支持你的通信 又可以给你进行大电流的充电 关于dcp 我要多说一下 就是BC1.2规定了一个架构 就是它的D+和D-是通过一个电阻短接起来的 但是苹果公司它有自己的架构 是D+和D-给不同的电压 然后三星也有自己的架构 现在市面上会出现好多的这种架构 会造成一个现象 就是它们不兼容的问题 也就是说如果拿一个苹果的充电器 你给苹果的设备是可以充电的 但是如果你插一个三星的手机 或者是插一个BC1.2协议的手机 那么有可能充电电流非常小 因为它们不兼容 这个问题怎么解决 最好的办法就是把所有的协议集成到一块儿 不管什么手机插进来 都可以通吃 TI我们就依循着这样的一些方案 最上面的这些产品是我们前面提到的一些限流开关 限流开关 我们有个精度比较高的限流开关 可以从0.5—5.5A 之间可以调节 通过一个外部电阻可以调节 还有一些限流开关它的输入电压承受的电压比较高 可以到20V 中间的这个系列的产品tps2511 2513 2514 这个是支持你的手机 可以让你的手机大电流充电 也就是它把现在BC1.2和苹果三星的协议集成到一块去 所以说你插它们的手机的话 都是可以通吃的 大电流充电的 下面这4个产品2543 2546 2549 254900 它是不仅可以大电流充电而且还支持通信 它把cdp sdp dcp 都集成到一块了 2549还有一个特点是 支持线损补偿 接下来我会讲到 254900支持D+D- 还有你的Vbus短道电池的保护 tps2549是集成了BC1.2的协议 这个Divide mode 就是苹果的模式充电模式 ED up模式是三星的模式 它把它们的协议都集成到一块了 还有一个突出的特点就是 2549支持线损补偿 为什么要有线损补偿 因为好多时候 我们给手机充电会用一根非常长的线 USB口出来以后接非常长的线 然后接到你的手机上 这个线长会带来一个问题就是线上的压强就会很大 你USB口输出是5V 通过这个线到你的手机有可能变成4.12V了 4.12V的话 你的手机就肯定不能大电流充电 因为它监测到不是5V 它会把相应的电流降下来 这就带来一个问题 就是你的手机不能大电流充电 这个问题怎么解决 你不是线上有压降吗 我把usb口的电压抬起来 抬起来以后 即使线上有压降 到了手机这一端 也能保证5V 这样就保证手机能够大电流充电 这个就是我们做的一个测试 下面 这个绿色的就是电流 电流不停的往上涨 USB口的电压也往上涨 这样可以保证 到了手机这一端 一直是保持5V的 tps2549还有一个功能叫client mode 这个是什么意思呢 就是它不给外部供电 这个in和out是断开的 但是它的数据线是连通的 这个可以用在什么上 假如说你的车机在调试的过程中 通过你的电脑 要给我们的车机下达程序 你的电脑这边是5V 然后这边也有个5V 它们就会打架 最好的办法就是把这两个断开 你供你的 它供它的 但数据是可以连通的 tps2549还有一个功能就是我们叫ppm ppm是什么意思 假如说一个DC/DC 它外部连两个USB口 连两个USB口而我插两个iPad 一个iPad拉2A 两个就是4A 但是我的DC/DC只能输出3A 这个怎么解决 我们用两个2549 你第一路插进来以后拉2A没问题 但是我通过第一路的2549我会把第二路 的电流卸下来 比如说是1A 也就是说第一路2A的时候第二路只能流过1A 如果说这时候把第一路拔掉 第二路又可以恢复2A 这样带来什么好处 也就是说 2A 1A这个不会超过DC/DC的限流点 也就是说 不会损坏你的DC/DC 还有个解决办法就是干脆用两个DC/DC 这样的话 成本就上来了 所以我用我们这个方案的话 实际上对你的成本会降很多 tps254900是在2549的基础上更近了一步 就是提供了输出和D+D-短路的电池的保护 因为你在车机上的话 有可能这几个引脚会短到电池上 一旦短上 如果没有保护的话有可能就打死了 我们里面用了耐高压的管子 然后你外部再接一个钳位的一个电路 这样就可以保证你的 前级的 或者说这个芯片不被损坏 这个是我们三个产品的对比图 tps2546 2549 254900 2546是我们比较早的一款 就是 它是把sdp cdp dcp集成到一块 可以支持通信 也可以大电流充电 但是这个芯片不支持线损补偿 如果说你要做线损补偿的功能 你就选我们的tps2549 如果说你还需要短路到电池保护的话 就果断选4900吧 tps2559这是一个精密的 可调限流点的一个限流开关 它的一个最大特点就是res非常的小 十三个毫欧 它可以从0.5A调到5A 通过外部的电阻调节 tps25200这个限流开关有一个最大的特点是 它的输入是耐高压的 它的输入可以耐到20V 接下来我们看一下type-c 因为我们现在USB2.0 2.0它最简单的就是一般就四根线 VBUS然后兼一个D+一个D- 但是它的接口非常多 种类非常多 这样会带来一个问题 就是说有的手机设这接口 有的是那个接口 你要充电的话有时这个接口就不兼容 USB3.1它是在USB2.0的基础上 又加了一些高速信号线 所以说USB3.1 它的速率就比较快 但是同样的 它的接口非常的多 type-c呢 就是在它们的基础上又加了一些线 cc Vconn sbu这些线 但是type-c有个最大的特点 就是它的两端 type-c都是一个接口 而且可以正反插 这样的话 它的兼容性会更好一些 这个是type-c和USB2.0 3.1的一个对比 在数据方面的话 USB2.0和3.1最大的缺点就是 它们只支持USB2.0和3.1的数据通信 但是type-c的话还可以支持HDMI的协议 它可以支持display port的协议 等等 在power方面的话 USB2.0和3.1最大也就是1.5A 最大也就是1.5A的输出 如果是type-c的话 如果带pd的type-c它最大可以达到25A 也就是100W的功率 在type-c里面有几个术语 常见的就是dfp ufp还有drp dfp就是downstream facing port 这个就是向下看 你就可以理解它是一个提供电的一个口 因为它是向下看 所以它是提供电的 ufp就是upstream 它是往上看 所以它是接受电的这一端 大家可以这样理解 drp的话就是既可以给对方供电 对方也可以给它供电 这个意思 双向的 type-c工作流程的话 是这样子的 第一步它会监测是不是有一个type-c的线插进来 插进来以后它会看是正插还是反插 第一步就是做这样的判断 第二部的话它会看是什么样的type-c的线插进来的 因为type-c的线也不一样 有的里面有那种 E-marker有的里面还有ray driver 有的是没有这些芯片的 所以说它监测了以后 第三步 它会广播电流 第三步它会开始往这输电流