NESY068 November 2024
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。
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。
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。