1.前言

隨著越來(lái)越多的門(mén)戶(hù)設(shè)備采用USB Type-C 連接器，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠?yàn)檫@些設(shè)備充電的移動(dòng)電源突然變得很重要。不幸的是，USB Type-C 連接器是一種全新的 USB 連接器。了解 USB Type-C 移動(dòng)電源與傳統(tǒng) USB 移動(dòng)電源之間的差異對(duì)于產(chǎn)品遷移的成功至關(guān)重要。

USB Type-C 移動(dòng)電源功率級(jí)和傳統(tǒng)移動(dòng)電源功率級(jí)之間實(shí)際上沒(méi)有太大區(qū)別。主要區(qū)別在于電源路徑連接和設(shè)備連接/分離檢測(cè)是如何處理“從”和“到”Type-C 連接器的。

在傳統(tǒng)移動(dòng)電源中，總是有一個(gè)輸入充電端口（例如 Micro USB）和一個(gè)或多個(gè)輸出放電端口（例如 USB Type A）。移動(dòng)電源內(nèi)的電池充電器連接到輸入端口。DC/DC 轉(zhuǎn)換器（主要是升壓器）位于輸出路徑上。圖 1 顯示了此框圖。

圖 1：傳統(tǒng)移動(dòng)電源

2.引腳連接

USB Type-C 連接器專(zhuān)為更高功率和更高數(shù)據(jù)傳輸速度而設(shè)計(jì)，并且具有非特定方向。與 USB Type A 或 USB Type B 端口相比，其引腳分配有了顯著改善。

圖 2 給出了全功能 USB Type-C 插座的引腳分配。有 24 個(gè)引腳，包括幾對(duì)新引腳。但是，移動(dòng)電源是無(wú)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，不需要考慮USB 3.1引腳和SBU引腳。但是，需要 D+/D- 引腳來(lái)支持 BC1.2 和第三方專(zhuān)有的 ID。使用以下示例連接 Type-C 插座引腳。

· V BUS和 GND：每個(gè)網(wǎng)絡(luò)分別定義了四個(gè)引腳。連接相同功能的所有引腳以共享電流。

· D+/D-：與USB Type A和USB Type B定義相同：用于移動(dòng)電源與外部設(shè)備之間的握手信息傳輸。USB Type C 連接器中定義了兩對(duì)，但只有一組連接到電纜。直接連接相同定義的兩個(gè)引腳。

· CC：這是一個(gè)新的通道配置 (CC) 引腳，用于發(fā)現(xiàn)、配置和管理 USB Type-C 電纜上的連接器。將其連接到 USB Type-C 控制器。

圖 2：USB Type-C 插座引腳分配

3.添加 V BUS開(kāi)關(guān)

USB Type-C 端口可配置為雙重角色端口 (DRP)。甲USB C型DRP功率銀行  一個(gè)可以充電或經(jīng)由相同的C型USB端口排出。這將需要在 USB Type-C 插座上添加一個(gè) V BUS開(kāi)關(guān)，以分隔充電器電源路徑和輸出 DC/DC 電源路徑，如圖 3 所示。

AV BUS開(kāi)關(guān)通常配置為背對(duì)背結(jié)構(gòu)，以便它可以雙向阻斷能量流動(dòng)。USB Type-C移動(dòng)電源連接適配器后，可以打開(kāi)充電路徑上的VBUS開(kāi)關(guān)，為電池充電。如果外接設(shè)備是手機(jī)，VBUS 放電通路開(kāi)關(guān)會(huì)打開(kāi)，充電通路VBUS 開(kāi)關(guān)關(guān)閉。通常，V BUS開(kāi)關(guān)還有三個(gè)主要用途：

· 它可以幫助阻止能量從電池到 V BUS。輸出 DC/DC 可以是升壓轉(zhuǎn)換器，這意味著電池電壓可以通過(guò)其整流二極管進(jìn)入輸出。使用這個(gè) V BUS開(kāi)關(guān)可以在連接之前阻止施加到 V BUS的電壓。

· 在 USB Type-C 移動(dòng)電源中，有效的 V BUS電壓和電流可能會(huì)動(dòng)態(tài)變化。你可以把在V BUS開(kāi)關(guān)關(guān)閉，如果過(guò)流或過(guò)壓事件發(fā)生在V BUS保護(hù)后電路。

· 使用USB Type-C DRP移動(dòng)電源時(shí)，用于充電和放電的DC/DC轉(zhuǎn)換器連接到同一端口，這需要將每個(gè)轉(zhuǎn)換器的大容量電容器分開(kāi)，以滿(mǎn)足USB Type-C對(duì)source或sink的要求。sink 的大電容在 1~10uF 范圍內(nèi)以限制輸入沖擊電流，而 source 的大電容應(yīng)高于 10uF 以保持 VBUS 電壓穩(wěn)定。

圖 3：帶有 V BUS開(kāi)關(guān)的USB Type-C 移動(dòng)電源

4.附件事件檢測(cè)

傳統(tǒng)移動(dòng)電源可檢測(cè)V BUS一旦發(fā)生連接/分離事件，用于激活微控制器 (MCU) 的電壓和電流。有了新的USB Type-C端口，傳統(tǒng)的檢測(cè)電路就失效了。USB Type-C 連接器中的 CC 線(xiàn)承擔(dān)此責(zé)任。我推薦使用 Type-C DRP 控制器（例如 TUSB320）來(lái)實(shí)現(xiàn) Type-C 移動(dòng)電源中的端口連接/分離事件。TUSB320 中的內(nèi)置 CC 檢測(cè)電路在配置為供電時(shí)通過(guò)上拉電阻或電流源將 CC 線(xiàn)連接到其內(nèi)部電壓源。USB Type-C 控制器在吸收功率時(shí)將通過(guò)下拉電阻將 CC 連接到地。一旦兩個(gè)設(shè)備之間建立連接，CC 線(xiàn)電壓將發(fā)生變化。兩個(gè)器件中的內(nèi)部電路都會(huì)檢測(cè)到這種電壓變化并啟動(dòng)連接事件檢測(cè)，如圖 4 所示。

圖 4：CC 事件檢測(cè)電路

總之，通過(guò)清楚了解引腳連接、V BUS開(kāi)關(guān)和附件事件檢測(cè)，我們可以輕松升級(jí)傳統(tǒng)移動(dòng)電源以支持 USB Type-C 設(shè)備。