硬件電路設(shè)計之TYPE-C電路設(shè)計

1 簡介

USB的發(fā)展歷史比較悠久，現(xiàn)在我們常見的USB的接口有USB-A、USB-B、USB-C。

USB-A ：常用在電腦鼠標、電腦鍵盤、U盤、移動硬盤等，USB接口可以分為USB2.0和USB3.0。

USB-B ：常用在大型設(shè)備中，最為常見的打印機設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲和采集、視頻傳輸、游戲硬件接口設(shè)備。這種接口的最大特點是堅固耐用，一般情況下，顯示器外接Type-A的接口，另外乙酸用Type-B最為合適。

USB-C ：目前應(yīng)用最多、最廣泛的接口為Type-C接口，常見于手機、平板等。

2 TPYE-C連接器

TYPE-C的尺寸為8.3mm x 2.5mm，且可以支持正反插。公頭和母頭的引腳信息分別如下：

引腳的PIN序見下：

TYPE-C有四組高速差分信號USB3.0，其PIN腳分別為A2、A3、B2、B3、A10、A11、B10、B11。其中A2、A3和A10、A11構(gòu)成一組USB3.0信號；B2、B3和B10、B11構(gòu)成一組USB3.0信號。由于TYPE-C支持正反插，所以會存在兩組USB3.0差分信號。

TYPE-C有兩組低速差分信號USB2.0，其PIN腳分別為A6、B6、A7、B7。其中A6、A7構(gòu)成一組低速差分信號,B6、B7構(gòu)成一組低速差分信號。

SBU1、SBU2是輔助信號；VBus、Vconn、GND是電源引腳。CC1、CC2是配置引腳，負責熱拔插檢測，供電協(xié)議信息傳輸。

3 CC引腳詳解

3.1 CC引腳說明

TYPE-C有兩個CC引腳，連接器端有兩個CC引腳，但是插頭或者線纜通常只有一個CC引腳。所以，兩個TYPE-C連接器互聯(lián)之后，只存在一個CC引腳連接。通過判斷連接的為CC1還是CC2，可以判斷連接的方向以及識別不同的插入設(shè)備。另外，CC引腳還可以作為VCONN供電。

DFP ——Downstream Facing Port，也就是 Host。

UFP ——Upstream Facing Port，也就是 Device。

DRP ——Dual Role port，既能支持供電/DFP 又能支持耗電/UFP 的一種端口。

其中，DRP角色可以在DFP和UFP之間切換，如果兩個DRP設(shè)備建立連接，那么其角色會隨機分配角色。

3.2 建立連接過程

建立過程 ：SOURCE設(shè)備的CC引腳上拉至VCC，而SINK設(shè)備的CC引腳下拉至GND。建立連接后，會檢測線材的供電能力。

SOURCE設(shè)備

1. SOURCE設(shè)備的電源使用MOS管進行控制，MOS管的默認為斷開的狀態(tài)；
2. SOURCE設(shè)備的CC1和CC2都被上拉至VCC，當有SOINK接入時，CC1和CC2的電平將被拉低，且上拉電阻值可以檢測SOURCE設(shè)備能提供的最大功率。
3. SOURCE設(shè)備根據(jù)識別CC1被拉低或者CC2被拉低，判定連接器的插入方向，同時將另外的CC引腳作為VCONN；
4. SOURCE設(shè)備開始向SINK設(shè)備供電；
5. SOURCE設(shè)備可以動態(tài)調(diào)整上拉電阻值，讓SINK設(shè)備識別到最大可用電流。
6. SOURCE設(shè)備會始終檢測CC1或者CC2被斷開（其中之一是否被下拉），斷開連接則SOURCE設(shè)備會停止供電；
7. SOURCE設(shè)備還支持數(shù)據(jù)通信。

SINK設(shè)備

1. SINK設(shè)備的CC1和CC2引腳均下拉至GND；
2. SINK設(shè)備通過檢測CC1或者CC2是否被上拉來判斷是否有SOURCE設(shè)備連接；
3. 通過檢測連接的CC1還是CC2來識別插入的方向；
4. SINK設(shè)備通過檢測SOURCE設(shè)備上拉電阻值來判定其供電的能力；
5. CC引腳支持數(shù)據(jù)通信。

DRP設(shè)備

1. 當對端接入SOURCE設(shè)備或者SINK設(shè)備時，DRP設(shè)備控制MOS管導(dǎo)通于關(guān)斷實現(xiàn)VBUS開啟與關(guān)閉；
2. 通過Switch可以實現(xiàn)DPF設(shè)備在SOURCE設(shè)備和SINK設(shè)備之間切換；
3. DRP有一套機制去決定自身是SINK或者是Source，去建立兩者間彼此的角色。主要有下三種情形：

隨機為SOURCE設(shè)備或者SINK設(shè)備

偏向于SOURCE設(shè)備，詢問對方是否可為SINK設(shè)備；

偏向于SINK設(shè)備，詢問對方是否可為SOURCE設(shè)備。

4 硬件電路實戰(zhàn)

參考電路設(shè)計 ：關(guān)注公眾號，回復(fù):HDMI，即可獲取安裝包。**

信號描述

該部分主要包含了兩組USB3.0信號、一組USB2.0信號（正反插共用一組USB2.0信號）、供電引腳控制以及靜電防護（注意TVS管的結(jié)電容）。

CC控制

CC引腳通常使用專用的芯片去控制，此處使用的芯片是FUSB302BMPX。