轻松实现您的USB-C设计

winniewei 提交于 周五, 05/31/2019
轻松实现您的USB-C设计

作者: Perry Tsao 移动方案事业部执行总监  

USB-C的标志性特点是采用双层、旋转对称设计

似乎在不久以前,USB-C (之前称为USB Type-C) 的势头还只是星星之火,业界分析师普遍对这项变革性的技术持观望与想象的态度。而现在,大多数笔记本电脑、手机和PC都开始采用这种小尺寸、通用的连接器,以实现多向数据传输和供电。

越来越多的小型化、锂离子电池供电电子设备正在登上USB-C这趟高速列车,例如可穿戴设备、耳戴式设备、楼宇自动化系统以及医疗设备。实际上,锂离子(Li-ion)电池在各类消费类设备中的被使用的越多,越有助于USB-C的普及,因为每个锂离子电池供电设备都需要电源转换。根据ID TechEx的数据,到2020年,小尺寸便携式设备预计每年将贡献8.5%的USB-C普及率。在不久的未来,USB-C将成为主流的充电和通信标准,取代纠缠在一起的各种线缆,支持充电、内容流和数据传输。

与设计传统USB充电电路相比,设计USB-C充电电路需要一套全新的技巧。首先,您需要确保充电器和端口控制器能够彼此通信。现在的充电器没有内置USB-C端口控制器功能,所以在插入USB-C充电源时,不会自动开始充电,对用户体验来说并不理想。为了确保充电器和控制器之间的模拟与数字信号能够被检测、读取和处理,通常要求复杂的主机侧软件开发。您还需要确保设计能够处理较宽范围的供电,因为这是USB-C相对于上一代技术的主要优势。这里以及主机应用处理器或微控制器中都需要进行软件开发,以根据端口控制器IC检测到的供电能力对充电器输入电流限值进行管理(设定充电器的输出电流限值允许充电器以电源的满载能力对电池进行充电,从而充电速度较快)。此外,与传统USB不同的是,Type-C中的VBUS为0V冷插端。为了使电源在VBUS上提供5V电压,USB Type-C端口控制器必须建立端对端的端口检测。虽然USB-C连接器比传统连接器小很多,但使用该连接器的电池供电消费类设备的尺寸也在不断缩小(部分程度上是因为USB-C需要的端口更少)。随着终端设备越来越小,USB-C充电系统也必须更加趋于小型化。

集成式USB-C降压型充电器大幅简化和缩小设计
创建尺寸较小的充电系统设计,能够形成更加灵活的方案,支持对传统适配器的后向兼容,从而提供差异化优势。Maxim已经推出了USB-C降压型充电器,无需独立的端口控制器IC,可简化主机软件开发,以及降低材料清单(BOM)成本。 MAX77860为USB-C 3A开关模式充电器,集成USB-C端口控制器和充电器IC,支持15W应用。作为市场上首款内置CC检测的集成式USB-C降压型充电器,IC提供简化且更灵活的USB-C充电系统设计,方案尺寸比最接近的竞争产品减小30%。器件包括配置通道(CC)引脚检测功能,所以无需设计端对端USB端口检测(USB-C电源通过VBUS供电的必须条件)。无需主机介入,可自动启动充电。器件采用3.9mm x 4.0mm封装,得益于其高开关频率(2MHz/4MHz)特性,电感和电容的尺寸也相应的缩小。

MAX77860中的高效降压转换器可有效降低散热。器件也支持与传统适配器的后向兼容。内部集成的6通道模/数转换器(ADC)提供高精度电压和电流测量,同时释放微控制器中的资源。器件上的端口控制器提供插入检测、电缆方向检测、功率和数据功能检测,以及VBUS供电电流检测。5.1V/1.5A反向升压OTG为USB OTG模式下的辅助设备供电。

总结
凭借高速率、通用性和小尺寸,USB-C连接器提供优异的充电、显示和供电方案,满足消费者对电子产品的更高期望。如果您一直致力于设计传统的标准USB产品,那么设计USB-C产品会遇到全新的挑战。高度集成的MAX77860方案将助力您简化设计过程,同时减小方案总尺寸。

了解更多
关于本主题的更多信息,请阅读白皮书 “简化移动USB-C设计.”

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