NESY068 November   2024

 

  1.   1
  2.   簡介
  3.   USB Type-C® 基礎知識
    1.     摘要
    2.     USB-C 資料速度與功率位準
    3.     資料與電源角色
    4.     USB-C 針腳配置和可逆性
    5.     USB-C 纜線偵測和方向判定
    6.     何時需要使用 USB PD 控制器?
  4.   USB Type-C® 的歷史
    1.     摘要
    2.     USB 連接器基礎知識
    3.     USB 和 USB PD 通訊協定的歷史
    4.     USB-C 與 USB PD 的比較
    5.     USB PD 3.1 規格演進
  5.   USB Type-C® 及 USB PB 規範簡介與概覽
    1.     摘要
    2.     USB-C 連線
    3.     VCONN 和訊息類型
    4.     透過 CC 線路協商 USB PD 供電
    5.     資料角色交換
    6.     電源角色切換
    7.     USB PD 替代模式簡介
    8.     EPR 簡介
  6.   透過 USB Type-C® 傳輸 USB 訊號
    1.     簡介
    2.     透過 Type-C 傳送 USB 2.0 訊號
    3.     低速和全速
    4.     高速
    5.     低速、全速和高速資料速率
    6.     USB 2.0 訊號完整性
    7.     透過 USB-C 傳送 SuperSpeed 訊號
    8.     SuperSpeed 啟動速度協商
    9.     SuperSpeed 訊號完整性挑戰
  7.   USB Type-C® 的訊號多工處理
    1.     USB-C USB 2.0
    2.     USB-C USB 3
    3.     USB PD DisplayPort™ 替代模式多工處理
    4.     DisplayPort 源極裝置 (DFP_D) 針腳分配 C
    5.     DisplayPort 源極裝置 (DFP_D) 針腳分配 D
    6.     DisplayPort 源極裝置 (DFP_D) 針腳分配 E
    7.     DisplayPort 汲極裝置 (UFP_D) 針腳分配 C
    8.     DisplayPort 汲極裝置 (UFP_D) 針腳分配 D
    9.     DisplayPort 汲極裝置 (UFP_D) 針腳分配 E
  8.   USB4
    1.     USB4 概覽
    2.     USB4 探索與進入流程
    3.     USB4 系統
    4.     邊帶通訊
    5.     USB4 線路和資料速率
    6.     損失預算
    7.     透過 SBU1 和 SBU2 同時支援 DisplayPort 替代模式與 USB4
  9.   eUSB2 簡介
    1.     摘要
    2.     eUSB2 概覽
    3.     eUSB2 模式
    4.     其他功能
  10.   延伸功率範圍 (EPR)
    1.     摘要
    2.     何謂 EPR?
    3.     技術規格
    4.     安全性考量 >100W
    5.     處理與 TI PD 控制器的電源協商
    6.     結論
  11.   USB Type-C® 及 USB 電力輸送常見使用案例和方塊圖
    1.     5V USB-C 僅供電埠 (無 USB PD)
    2.     基本功能模組
    3.     具備 USB 3.0 資料傳輸功能的 5V USB-C 僅供電連接埠 (無 USB PD)
    4.     5V USB-C 僅受電連接埠 (無 USB PD)
    5.     5V USB-C DRP (無 USB PD)
    6.     具備 USB PD 的 20V USB-C 僅供電連接埠
    7.     具備 USB PD 的 20V USB-C 僅受電連接埠
    8.     具 USB PD 和 DisplayPort ™ 替代模式的 5V 源極、20V 汲極 USB-C 連接埠
    9.     具備 USB PD 和電池充電器的 20V USB-C DRP
  12.   終端設備專屬方塊圖
    1.     摘要
    2.     筆記型電腦和工業用電腦
    3.     擴充站
    4.     Bluetooth® 喇叭
    5.     Wi-Fi® 路由器和智慧型喇叭
    6.     電源工具
  13.   TI PD 控制器的優點
    1.     摘要
    2.     解決常見設計難題的 TI 解決方案
      1.      TI 提供全面整合的解決方案
      2.      TI 提供簡易的設定工具
      3.      TI 產品皆經過嚴格驗證及 USB-IF 認證
    3.     使用 TI PD 控制器的其他優點
      1.      TI 提供完整的參考設計
      2.      TI 提供卓越的客戶支援
      3.      結論

具 USB PD 和 DisplayPort ™ 替代模式的 5V 源極、20V 汲極 USB-C 連接埠

在筆記型電腦或 PC 實作中,單一 USB-C 連接埠可汲取 USB PD 電壓,為電池充電;提供至少 5V 電壓至滑鼠、鍵盤、快閃記憶體磁碟機等小型連接裝置;連接顯示器。您可以快速了解 USB-C 連接埠所需的功能是何等強大且靈活,能夠滿足終端使用者對特定終端設備的期望。

圖 50說明了此類系統的電源架構。系統中通常會有獨立的電源路徑:一條用於供應 5V 電壓,另一條則用於汲取高達 20V 的電壓。如果系統中只有一個 USB-C 連接埠,則可以採用單一電源路徑取代兩條獨立的電源路徑。在這種情況下,電池充電器必須具備雙向支援及隨插即用功能。大多數需要 5V 源極、20V 汲極且需支援 DisplayPort 替代模式的系統都會有多個 USB 連接埠。

 5V 源極、20V 汲極 USB PD 方塊圖圖 50 5V 源極、20V 汲極 USB PD 方塊圖

若終端設備有多個 USB 連接埠,則可透過共用的 5V 軌為 USB Type-A 和 USB-C 連接埠提供電源。此款 5V DC/DC 供應器的電源預算需要根據各 USB 連接埠在向連接裝置供應 5V 電壓時支援的最大電流加以計算。

將汲極電源路徑連接至電池充電器,不僅能將電池充電器的電容與 VBUS 隔離,還能確保使用者連接 AC/DC 變壓器時,電池充電器可以正常接收電力。

如先前的範例所示,USB PD 控制器會具備整合式電源路徑,或者提供透過 GPIO 控制這些路徑的方法。部分 USB PD 控制器提供 N 通道場效電晶體 (NFET) 閘極驅動器,可直接驅動外部 NFET。

圖 50還顯示 USB PD 控制器具有供應 VCONN 電壓的能力。USB PD 的僅供電設計在超過 3A 電流時需要提供 VCONN 電壓。但若要支援 DisplayPort 替代模式的支援,則需要提供 VCONN 電壓以判斷纜線的資料傳輸功能,而非供電能力。確認纜線是否支援 DisplayPort 替代模式至關重要,這點和支援 USB 3.0 資料傳輸的 5V USB-C 僅供電連接埠範例是一樣的。VCONN 需要為纜線中的 e-marker 供電,以便讀取其功能資訊。

圖 51展示了更完整的電源與資料模組方塊圖,用於實現同時支援 5V 源極、20V 汲極、USB PD、DisplayPort ™ 替代模式的 USB-C 連接埠。

圖 51中的最後一個模組是 DisplayPort 替代模式多工器。與先前的情況相同,DisplayPort 替代模式也會使用 USB-C 連接器上的 SuperSpeed 接腳來傳輸影片資料。

 支援 DisplayPort™ 和 USB PD 的 5V 源極、20V 汲極方塊圖圖 51 支援 DisplayPort™ 和 USB PD 的 5V 源極、20V 汲極方塊圖

DisplayPort 替代模式包含數種不同的接腳配置,用於安排 SuperSpeed 接腳分布以支援 USB 3.0 或 DisplayPort 影片資料傳輸功能。部分接腳配置會將所有 SuperSpeed 對用於 DisplayPort,進而為 DisplayPort 提供最大頻寬;部分接腳配置則會拆分 SuperSpeed 對,同時支援 USB 3.0 和 DisplayPort 資料傳輸。DisplayPort 規格進一步說明了 USB-C 支援的接腳配置。

DisplayPort 替代模式多工器會根據 DisplayPort 替代模式內協商的針腳分配,將 SuperSpeed 針腳切換至 DisplayPort 主機或 USB 主機。與其他周邊裝置一樣,USB PD 控制器應透過 I2C 或 GPIO 與 DisplayPort 替代模式多工器進行通訊,以進行相應的配置。如果埠夥伴也支援 DisplayPort 替代模式,則 USB PD 控制器將自動與連接的設備協商並進入 DisplayPort 替代模式。根據此次協商,USB PD 控制器會透過 I2C 或 GPIO 配置 DisplayPort 替代模式多工器。在 USB PD 協商過程中,一律先協商電源配置後再協商 DisplayPort 等替代模式。