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USB Type-C電源設計麵臨的三大問題

發布時間：2018-12-05 責任編輯：xueqi

【導讀】USB Type-C™標準正在迅速獲得推動力，其關鍵亮點之一是可通過USB接口提供高達100瓦功率的機製。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、智能手機等移動領域的主要趨勢。在下一代USB設計中實現電源傳輸功能時，身份驗證，過壓保護和緊湊外形是關鍵挑戰。

到目前為止，移動產業依靠的是專有的快速充電技術，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係統和USB-PD電路的重要性。

與以前的USB充電技術相比，USB- PD機製更容易提高功率需求，並更快地為兼容設備充電。並且它使用一個專用的配置通道(CC)線，獨立於傳統的USB數據傳輸。

以下是開發人員在移動設備上創建快速充電應用時麵臨的三大問題。

身份驗證

在USB-PD協議中，連接的設備通過協商功率需求並簽訂協議來確定最優電壓和電流水平。關鍵的要求是，要開發USB產品，製造商必須在開始高功率充電之前，檢查線纜和充電器等設備的真正來源。

認證確保了設備的身份，從而使它更容易辨別它是真實的還是偽造的。以瑞薩的R9J02G012 USB控製器芯片為例，它允許USB端口以電子方式驗證,信任基於USB Type-C認證規範中實現的證書和公鑰基礎構架(PKI)的真實性。

瑞薩聲稱，在其新的USB端口控製器芯片中，它已經加入了高強度防篡改技術，這家日本芯片製造商一直在利用它來保護其MCU免受網絡攻擊。

R9J02G012控製器芯片在一個單封裝中集成了USB PD 3.0和USB Type-C認證功能。

外形尺寸

在USB-PD設計中，尺寸是另一個重要的考慮因素。例如，瑞薩的USB端口控製器是一個單封裝，它支持USB PD 3.0和USB Type-C認證標準。

在此之前，這兩個功能是用兩個獨立的芯片實現的。單封裝解決方案減少了線纜和電子設備的安裝麵積。根據瑞薩的說法，新的R9J02G012 USB控製器的安裝麵積比該公司現有R9A02G011芯片所使用的麵積要低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。

這可與其他競爭芯片相媲美，比如來自德州儀器的TPS65982控製器芯片，它的尺寸也為為6毫米x 6毫米。

內部保護

USB-PD硬件要求複雜的接口電子，以有效地與連接的設備協商電力輸送。例如，功率輸出範圍從5V/0.5A到20V/5.0A，因此要求內置的保護措施以避免過電壓造成的風險。

ST的USB控製器芯片允許使用VBUS和VCONN電源線的放電電路安全地斷開線纜。

STMicro的新USB Type-C端口控製器聲稱可以在不添加外部調壓器的情況下提供內部保護，從而節省了USB設計的組件數和板材。STUSB4710控製器芯片可以處理整個連接設置，無需外部CPU參與，並支持多達5個電力輸送配置文件(PDOs)。

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