Type-c-规格书

2015MicrochipTechnologyInc.DS00001914A_CN第1页简介USBType-C规范于2014年8月引入，大幅扩展了USB的功能。要利用该扩展功能集，每个USB端口的实现成本会显著增加。但是，低成本设计仍有可能实现。本应用笔记介绍了如何利用精选的少量分立元件实现基本的USBType-C上行端口，从而以简单且低成本的方式实现传统Type-B、miniB和microB设计的迁移。上行端口（UpstreamFacingPort，UFP）是可进行或不可进行充电或者由VBUS供电的设备侧端口。UFP必须至少：•具有USB2.0设备连接•在CC引脚上提供Rd下拉电阻另外，UFP也可以：•在未实现USB3.0的情况下检测电缆的插入状态和方向•在UFP仅消耗传统USB负载电流的情况下检测DFP的电流能力受众本应用笔记主要面向期望将USB2.0和USB3.0设计转换为USBType-C电缆的硬件设计人员。此外，还需要对USBType-C规范有一些基本了解。参考资料使用本应用笔记时应参考下列文档。关于可用性，请咨询您的Microchip代表。•USBType-C™CableandConnectorSpecificationv1.0Release（2014年8月11日）AN1914基本的USBType-C™上行端口实现作者：AndrewRogersMicrochipTechnologyInc.AN1914DS00001914A_CN第2页2015MicrochipTechnologyInc.1.0USBTYPE-C简介USBType-C电缆是由USB-IF推出的一种可逆的24引脚互连。USBType-C规范于2014年8月第一次发布。USBType-C电缆是一种通用电缆，能够满足各种计算、显示和充电应用的需求。USBType-C电缆的长期目标是在大幅扩展总体功能的同时，取代所有以前的几代USB电缆。昀近引入的USB供电和备用模式功能进一步扩展了原始潜能，从而使USB标准得以在各个应用领域中更广泛地采用。实现USB供电和备用模式支持的成本远高于传统USB设计，并且这些功能并非所有应用所必需的。本文档介绍了使用USBType-C插座实现低成本USB2.0和USB3.0设备的要求。1.1USBType-C插座图1：USBTYPE-C™插座1.1.1USB2.0差分对连接器引脚排列中的2组USB2.0差分对仅连接标准USB2.0或全功能USBType-C电缆中的单个差分对。在典型设计中，PCB上的D+和D-引脚将简单地进行短接，因此无需多路开关或开关。第二组引脚（B6/B7）只能在仅支持单一方向的插接型应用中重新使用。1.1.2USB3.1差分对默认情况下，只有一组TX/RX差分对用于USB3.0/USB3.1通信，具体取决于电缆插入方向。由于电缆的可逆性，USB3.0/USB3.1通道必须根据连接方向重新连线。典型应用可使用2选1多路开关来实现这一点。1.1.3CC1/CC2引脚在基本的USBType-CUFP应用中，CC引脚用于检测电缆方向和USBType-C电流能力。1.1.4SBU1/SBU2SBU线是低速信号线，仅分配给备用模式使用。GNDSBU2SBU1CC2VBUSTX2-TX2+RX2+RX2-VBUSD-D+CC1RX1+GNDRX1-VBUSGNDTX1+TX1-VBUSD-D+GNDA1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12B12B11B10B9B8B7B6B5B4B3B2B12015MicrochipTechnologyInc.DS00001914A_CN第3页AN19142.0实现上行端口（UFP）USBType-CUFP的昀基本和昀低成本实现需要3个元件：•USB2.0设备或集线器上行端口•USBType-C插座•CC引脚上的下拉电阻Rd图2：昀低成本的USBTYPE-C™UFP实现如果想要实现能够检测USBType-C电流能力的USB3.0设备/集线器，需要以下元件：•USB3.0设备或集线器上行端口•USBType-C插座•CC引脚上的下拉电阻Rd•USB3.02选1多路开关•CC比较器：-方向检测：至少1个比较器用于确定USBType-C插头方向并控制USB3.02选1多路开关。-USBType-C电流能力检测：2个比较器用于检测1.5A电流能力，2个比较器用于检测3.0A电流能力，4个比较器用于同时检测两种电流能力。Type-C™䘎᧕ಘUSB2.0䇮༷/䳶㓯ಘк㹼ㄟਓDP/DMDP/DMDP/DMRdRdCC1CC2AN1914DS00001914A_CN第4页2015MicrochipTechnologyInc.图3：具有3.0A电流检测功能的基本USBTYPE-C™UFPUSB3.0系统2.1USB2.0设备、USB3.0设备或集线器上行端口可使用任何符合USB标准的USB2.0设备端口、USB3.0设备端口或集线器上行端口。2.2USBTYPE-C插座可使用任何标准24引脚USBType-C插座。2.3CC引脚电路2.3.1下拉电阻RDUFP需要通过电阻Rd将两个CC引脚连接至GND。DFP必须将上拉电阻Rp连接至5.0V或3.3V。当DFP连接到UFP时，将形成电阻分压器，此时可通过测量CC引脚的电压来解析连接类型。表1介绍了下拉电阻Rd的可能值。注：可以使用电压钳位来代替下拉电阻，但不会执行电源能力检测。表1：下拉电阻RP的电阻值Rd实现电阻值是否检测电源能力？昀大引脚电压±10%电阻连接至GND5.1kΩ±5%是2.04V±20%电阻连接至GND5.1kΩ否2.18V±20%电压钳位1.1V否1.32VType-C™䘎᧕ಘUSB3.0ཊ䐟ᔰޣ/ᔰޣMUX_CONTROLUSB3.0䇮༷/䳶㓯ಘк㹼ㄟਓDP/DM˄઼SSRX/SSTX˅DP/DM˄઼SSRX/SSTX˅DP/DM˄઼SSRX/SSTX˅RdRdCC1CC21.31Vখ㗗⬉य़0.25Vখ㗗⬉य़-+3.0A⭥⍱㜭࣋3.0A⭥⍱㜭࣋1.31Vখ㗗⬉य़∄䖳ಘ˖⭘ҾỰ⍻ᨀ儈Ⲵ⭥⍱㜭࣋DŽ-+-+∄䖳ಘ˖2015MicrochipTechnologyInc.DS00001914A_CN第5页AN19142.3.2比较器存储区2.3.3方向检测UFP上不需要单片机，但是需要监视CC引脚上的电压来检测插头方向和DFP的拉电流能力（如果需要超过传统USB水平的灌电流）。使用比较器是执行这种检测的一种简单方法。可在CC1或CC2引脚上使用参考电压为0.25V的单个比较器来检测电缆的方向。例如，如果提供了VBUS，且CC线已连接到CC1引脚，则比较器的输出将不会置为有效，随后UFP可推断出电缆已经以“未翻转的”方向插入。如果提供了VBUS，且CC线已连接到CC2引脚（CC2上的电压将超过0.25V），则比较器的输出将置为有效，随后UFP可推断出电缆已经以“翻转的”方向插入。2.3.4USBTYPE-C电流充电如果需要高于传统USB水平的电流，可使用额外的比较器来检测DFP的电流能力。USBType-C规范定义了CC引脚上用于传达DFP电流能力的电压范围。下面的表2给出了相应的电压范围。在可以认定DFP电流通告有效前，必须通过tPDDebounce对充电电流检测的测量进行消抖处理。认定此检测有效后，UFP必须在tSinkAdj范围内调整其负载。有关时序参数，请参见昀新版本的USBType-C规范。2.4USB信号多路开关（可选）有几种选项可用于将USB信号连接到USBType-C插座。对于USB2.0和USB3.0应用，这些选项略有不同。2.4.1USB2.0UFP选项：高速多路开关/开关对于USB2.0应用，昀可靠的解决方案是使用USB高速开关来控制USB信号的路由。为此，Microchip提供了USB3740这一经济高效的解决方案，此器件具有诸多优势：•极限ESD防护能力：±15kV（IEC）•低功耗：5μA（开启），1μA（关闭）•关闭隔离：小于-40dB•高带宽：昀高1GHz•保存信号完整性•小外形封装：1.3mmx1.8mm——10引脚DFN（0.4mm间距）表2：CC引脚电压范围CC引脚电压0.00V-0.25V无连接0.25V-0.70V传统电流（USB2.0为500mA，USB3.0为900mA）0.70V-1.31V1.5A电流能力1.31V3.0A电流能力AN1914DS00001914A_CN第6页2015MicrochipTechnologyInc.图4：USB2.0UFP选项1的框图：高速开关2.4.2USB2.0DFP选项2：短接DP/DM引脚昀简单的解决方案是在插座上短接DP/DM引脚。此时，连接器上将仅有一个DP/DM对处于活动状态。请注意，由于这会在USB走线上形成短桩线，因此这种实现将对USB信号的完整性造成不利影响。图5：USB2.0选项2的框图：短接DP/DM引脚2.4.3USB3.0选项1：超高速多路开关/开关对于USB3.0UFP，惟一可行的选项是利用超高速USB3.0开关来控制USB信号的路由。MicrochipUSB3740ᔰޣUSB2.0䇮༷/䳶㓯ಘType-C™䘎᧕ಘDPDMDPDMDP1DM1DP2DP2SMUX_CONTROL˄ᶕ㠚∄䖳ಘ䗃ࠪ˅A6A7B6B7D+D-D+D-DPDMDPDMUSB2.0䇮༷/䳶㓯ಘType-C™䘎᧕ಘDPDPDMA6A7B6B7D+D-D+D-DM2015MicrochipTechnologyInc.DS00001914A_CN第7页AN1914图6：USB3.0UFP的框图：超高速多路开关USB3.0䎵儈䙏ཊ䐟ᔰޣUSB3.0䇮༷/䳶㓯ಘType-C™䘎᧕ಘDPDMDPDMSMUX_CONTROL˄ᶕ㠚∄䖳ಘ䗃ࠪ˅A6A7B6B7D+D-D+D-SSRX+SSRX-SSRX+SSRX-SSTX+SSTX-SSTX+SSTX-DPDMSSRX1+SSRX1-SSTX1+SSTX1-DPDMSSRX2+SSRX2-SSTX2+SSTX2-B11B10RX1-RX1+A2A3TX1-TX1+B11B10RX1-RX1+A2A3TX1-TX1+AN1914DS00001914A_CN第8页2015MicrochipTechnologyInc.附录A：应用笔记版本历史表A-1：版本历史版本与日期节/图/条目修正注：AN1914，版本A取代了之前的SMSC版本（版本X.X）。2015MicrochipTechnologyInc.DS00001914A_CN第9页AN1914MICROCHIP网站Microchip网站（）为客户提供在线支持。客户可通过该网站方便地获取文件和信息。只要使用常用的互联网浏览器即可访问。网站提供以下信息：•产品支持——数据手册和勘误表、应用笔记和示例程序、设计资源、用户指南以及硬件支持文档、昀新的软件版本以及归档软件•一般技术支持——常见问题解答（FAQ）、技术支持请求、在线讨论组以及Microchip顾问计划成员名单•Microchip业务——产品选型和订购指南、昀新Microchip新闻稿、研讨会和活动安排表、Microchip销售办事处、代理商以及工厂代表列表变更通知客户服务Microchip的变更通知客户服务有助于客户了解Microchip产品的昀新信息。注册客户可在他们感兴趣的某个产品系列或开发工具发生变更、更新、发布新版本或勘误表时，收到电子邮件通知。欲注册，请登录Microchip网站。在“支持”（Support）下，点击“变更通知客户（CustomerChangeNotification）”服务后按照注册说明完成注册。客户支持Microchip产品的用户可通过以下渠道获得帮助：•代理商或代表•当地销售办事处•应用工程师（FAE）•技术支持客户应联系其代理商、代表或应用工程师（FAE）寻求支持。当地销售办