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让超高速传输和快充成为移动设备标配 USB Type-C解决方案分析

我们看到了近两年来手机行业中,出现了一种新兴的接口——USB Type-C,具备了Micro USB强大的兼容性同时,并实现数据传输和供电的统一,低功耗、占用面积小、传输和充电速度更快、以及强大的扩展性为你带来了前所未有的体验。

作者:Liam来源:51CTO|2017-10-10 14:23

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智能手机早期接口是通过Micro USB和Mini USB来解决数据传输和充电功能,而前者能够解决本身接口寿命短、体积大等问题,还兼容了当时的USB1.1/2.0标准和OTG功能,因此一直沿用至今。随着手机厂商对机身的要求越来越苛刻,机身越做越薄,而传输速度、充电速度要求也越来越高时,似乎Micro USB已经不是最佳的解决方案了。

于是,我们看到了近两年来手机行业中,出现了一种新兴的接口——USB Type-C,具备了Micro USB强大的兼容性同时,并实现数据传输和供电的统一,低功耗、占用面积小、传输和充电速度更快、以及强大的扩展性为你带来了前所未有的体验。

而作为半导体产业的领导者,安森美半导体的产品在国内的硬件厂商中一直备受业界关注。日前,安森美半导体移动市场高级现场应用工程经理李文辉先生解读了最新的USB标准和市场趋势, 并分享了USB Type-C在移动设备上的完整方案。

安森美半导体移动市场高级现场应用工程经理 李文辉

随着手机移动设备的使用率越来越频繁,而在电池技术并没有突破性的进展时,人们对充电的速度要求就越来越高,因此随着技术发展,USB Type-C和Quick Charge(QC)两种技术成为了手机设备作为快充的标准。

当然,并不是所有的Type-C接口都支持真正的快充标准,对于仅仅是支持USB 2.0标准的Type-C接口来说并不能实现快充。安森美半导体的USB Type-C解决方案通过了支持标准的USB 3.1接口的同时,还支持USB-PD协议,并根据设备的用电要求进行电压调节的电源控制器来解决。

据介绍,安森美半导体通过这款NCP81239 USB-PD同步升降压控制器,能实现多种快充协议,包括USB-PD/QC2.0/QC3.0, 它具备四开关单电感升降功能,适配宽输入和宽输出电压范围,并通过I2C总线设计,使得调节输出电压变得安全可靠,通过内置9位DAC设定内部反馈参考电压,同时输出电压范围可以通过外部反馈进行设定,且可以方便用I2C接口设定输出电压或者设定输出电压补偿。

安森美半导体的NCP81239 具有的特色功能和完善的保护功能使其非常适合用于需要宽电压输入、可调电压输出的高可靠应用,解决了传统H桥升降压存在调压不方便或不可靠的问题, 并且支持4.5-28V的输入输出电压范围。动态可编程工作频率从150kHz到1.2MHz,方便不同应用场合下的设计。

USB PD/充电/超高速/音频方案

安森美半导体提供全系列灵活的USB Type-C方案阵容,不但支持高电流充电,并且还支持10Ghz超高速数据通道,且做到业界最低功耗以及比市场上MCU的方案小95%的占位面积。李文辉表示,在数据传输方面,USB3.0和Type-C环境下传输速率可达到5Gbps或10Gbps,这需要单通道转接驱动器来减少码间串扰,减少不想要的信号失真影响传输,以符合USB 3.x眼图高度和总抖动规范。

相比市场上其他同类竞品器件,安森美半导体一个器件可同时支持USB3.1 Gen 1(5Gbps)和Gen 2(10Gbps)的数据率,眼高增加20%,抖动降低20%。

单通道转接驱动器竞争器件对比

通过上图我们发现,其他竞争器件方案仅支持5Gbps,且眼高和抖动方面都不及安森美半导体。森美半导体在有源电缆上,还能通过增加转接驱动器来保证信号的强度和性能。

这其实要归功于FUSB340:10Gbps USB3.1超高速开关,用于5Gbps数据的USB SuperSpeed Gen1和10 Gbps数据的Gen2和可逆电缆线需要开关的Type-C应用中,除了提供卓越性能的各类高速数据传输协议,还具备了八大特征:

  • USB 3.1 (Gen 2) – 10Gbps
  • 10GHz带宽
  • VDD: 1.5V – 5.0V
  • 2KV HBM ESD 保护
  • -1dB插入损耗(2.5GHz时)
  • 低有源功耗 < 12uA
  • 低关断功耗 < 1uA
  • 18引脚TMLP,0.4 mm间距

(2.0mm x 2.8mm x 0.4mm)

FUSB340超高速开关不仅符合USB 3.1标准,还比竞争方案至少小40%,其不仅仅适用于手机,还可以用在平板电脑、笔记本电脑所需的可正反逆插得Type-C USB 3.1连接器中。最后,李文辉还透露,目前安森美半导体正在开发USB 3.1 type C连接器保护技术,通过两个安森美半导体ESD8704器件可用于保护超高速线路,让我们拭目以待吧。

【责任编辑:林师授 TEL:(010)68476606】

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