【導(dǎo)讀】USB Type-C™標(biāo)準(zhǔn)正在迅速獲得推動(dòng)力，其關(guān)鍵亮點(diǎn)之一是可通過(guò)USB接口提供高達(dá)100瓦功率的機(jī)制。USB功率傳輸(USB-PD)功能的采用如今已成為AC適配器、筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)等移動(dòng)領(lǐng)域的主要趨勢(shì)。在下一代USB設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)電源傳輸功能時(shí)，身份驗(yàn)證，過(guò)壓保護(hù)和緊湊外形是關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
到目前為止，移動(dòng)產(chǎn)業(yè)依靠的是專(zhuān)有的快速充電技術(shù)，使用USB Micro B連接器。但是最近鋰電池的事件凸顯了安全供電系統(tǒng)和USB-PD電路的重要性。
與以前的USB充電技術(shù)相比，USB- PD機(jī)制更容易提高功率需求，并更快地為兼容設(shè)備充電。并且它使用一個(gè)專(zhuān)用的配置通道(CC)線(xiàn)，獨(dú)立于傳統(tǒng)的USB數(shù)據(jù)傳輸。
以下是開(kāi)發(fā)人員在移動(dòng)設(shè)備上創(chuàng)建快速充電應(yīng)用時(shí)面臨的三大問(wèn)題。
身份驗(yàn)證
在USB-PD協(xié)議中，連接的設(shè)備通過(guò)協(xié)商功率需求并簽訂協(xié)議來(lái)確定最優(yōu)電壓和電流水平。關(guān)鍵的要求是，要開(kāi)發(fā)USB產(chǎn)品，制造商必須在開(kāi)始高功率充電之前，檢查線(xiàn)纜和充電器等設(shè)備的真正來(lái)源。
認(rèn)證確保了設(shè)備的身份，從而使它更容易辨別它是真實(shí)的還是偽造的。以瑞薩的R9J02G012 USB控制器芯片為例，它允許USB端口以電子方式驗(yàn)證,信任基于USB Type-C認(rèn)證規(guī)范中實(shí)現(xiàn)的證書(shū)和公鑰基礎(chǔ)構(gòu)架(PKI)的真實(shí)性。
瑞薩聲稱(chēng)，在其新的USB端口控制器芯片中，它已經(jīng)加入了高強(qiáng)度防篡改技術(shù)，這家日本芯片制造商一直在利用它來(lái)保護(hù)其MCU免受網(wǎng)絡(luò)攻擊。
R9J02G012控制器芯片在一個(gè)單封裝中集成了USB PD 3.0和USB Type-C認(rèn)證功能。
外形尺寸
在USB-PD設(shè)計(jì)中，尺寸是另一個(gè)重要的考慮因素。例如，瑞薩的USB端口控制器是一個(gè)單封裝，它支持USB PD 3.0和USB Type-C認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。
在此之前，這兩個(gè)功能是用兩個(gè)獨(dú)立的芯片實(shí)現(xiàn)的。單封裝解決方案減少了線(xiàn)纜和電子設(shè)備的安裝面積。根據(jù)瑞薩的說(shuō)法，新的R9J02G012 USB控制器的安裝面積比該公司現(xiàn)有R9A02G011芯片所使用的面積要低50%。目前，40引腳的QFN封裝尺寸為6毫米x6毫米，42球BGA為3.6 mm x 3.1 mm。
這可與其他競(jìng)爭(zhēng)芯片相媲美，比如來(lái)自德州儀器的TPS65982控制器芯片，它的尺寸也為為6毫米x 6毫米。
內(nèi)部保護(hù)
USB-PD硬件要求復(fù)雜的接口電子，以有效地與連接的設(shè)備協(xié)商電力輸送。例如，功率輸出范圍從5V/0.5A到20V/5.0A，因此要求內(nèi)置的保護(hù)措施以避免過(guò)電壓造成的風(fēng)險(xiǎn)。
ST的USB控制器芯片允許使用VBUS和VCONN電源線(xiàn)的放電電路安全地?cái)嚅_(kāi)線(xiàn)纜。
STMicro的新USB Type-C端口控制器聲稱(chēng)可以在不添加外部調(diào)壓器的情況下提供內(nèi)部保護(hù)，從而節(jié)省了USB設(shè)計(jì)的組件數(shù)和板材。STUSB4710控制器芯片可以處理整個(gè)連接設(shè)置，無(wú)需外部CPU參與，并支持多達(dá)5個(gè)電力輸送配置文件(PDOs)。
STMicro的新USB Type-C端口控制器聲稱(chēng)可以在不添加外部調(diào)壓器的情況下提供內(nèi)部保護(hù)，從而節(jié)省了USB設(shè)計(jì)的組件數(shù)和板材。STUSB4710控制器芯片可以處理整個(gè)連接設(shè)置，無(wú)需外部CPU參與，并支持多達(dá)5個(gè)電力輸送配置文件(PDOs)。
