关于USB Type-C供电-凡亿课堂

Type-C接口图

VBUS 和GND：电源和地线引脚。其中VBUS是供电端(Source)向用电端(Sink)供电的电压线。

D 和D-：用于传输USB 2.0差分数据信号，插座中有两对D 、D-引脚是防止插头反插或线缆方向反插的冗余设计，实际只有一对差分数据信号可供使用。

TX 、TX-和 RX 、RX-：用于高速数据(USB3.0/USB3.1/USB3.2)的发送与接收，插座和插头均包含两组TX和RX差分信号是为了允许插头反插或线缆方向反插而做的冗余化设计。实际工作中只有一组TX、RX信号建立连接。

VCONN：当Type-C接口的插座中的CC1或CC2引脚与插头中的CC引脚相连接时，则另一个引脚连接VCONN为E-Marker芯片供电，如当CC1与CC建立连接时，CC2连接供电VCONN。

SBU1和SBU2：用在一些特定场合中，如外设模式下可以用来接收外部的模拟音频信号，未来可能会支持数字音频。

CC、CC1和CC2：可进行电缆连接和移除检测、正反插检测等。实际通讯中只有CC与CC1或CC与CC2这两组信号中的一组建立连接。其主要用于传输电力协商、模式(外设模式、替代模式)检测与确认等。通过测量每个端子上CC1/2的状态即可了解电缆和插座的方向。

USB Type-C连接器没有方向要求，可以支持正插和反插，但对于设计者，则需要识别电缆的方向，来建立正确的信号连接。并且对于USB 3.2 Gen2x2及USB 4.0 Gen1x2，也需要识别两组差分对中哪一组作为LANE1

USB框架下电压一直是5V，支持USB-PD后则可实现高达100W的电源供电

USB Type-C的源端总是包含有一个用于接通/关断VBUS的MOSFET开关

初始情况下，USB Type-C接口的VBUS上是没有电源供应的，系统需要在电缆连接期间进行设备角色的定义，插座上的CC线被上拉至高电平的设备将被定义为电源供应者即源端，而被下拉至低电平的设备将被定义为电源消费者即吸端。

上图显示出了确定电源供求角色、电缆方向和电流供应能力的方法。源端的CC1和CC2通过电阻Rp被拉高，被监测着的CC1/CC2在没有连接任何东西时总是处于高电平，一旦吸端接入，CC1或CC2的电压就被电阻Rd拉低了。由于电缆中只有一条CC线，因而源端可以分辨出是哪个CC端被拉低了。吸端的CC1/CC2的电压也同样被监测着，一旦发现某条CC线被拉高了，其电压水平就让吸端知道源端电流供应能力。同时决定另外一个CC引脚提供VCONN。

当CC线电压约为0.92 V时，源可提供1.5 A的电流。最高CC线电压约为1.68 V，对应于3A的源电流能力。

供电端电阻的配置

根据电压、电流、电阻公式计算负载端下拉电阻是多少

总电阻R=V/I=5V/330uA=15.151K，所以负载端电阻=15.151K-10K≈5.1K

CC线的连接被确定以后，VBUS上的5V电压将被接通。

在不含电源传输协议的系统中，总线上的电流供应能力由分压器Rp/Rd确定，但源端只会供应5V电压。

支持超速数据传输的USB 3.1电缆或是电流承载能力超过3A的电缆必须使用电子标签进行标识。图22所示的电缆中含有IC，其作用就是对电缆特性进行标识。这种具有活力的电缆也可以包含用于信号整形的IC，它们都需要从电缆的VCONN端子获得电源供应，输出4.75~5.5V，功率最大1W。。

含有电子标签IC的电缆中的Vconn上都含有1kΩ的下拉电阻Ra，其值要小于典型值为5.1kΩ的电阻Rd。这样的电缆在插入时，源端都会看到CC1和CC2电压下降的情况，具体的电压水平将告诉主机哪个端子被吸端的5.1kΩ电阻下拉了、哪个端子被电缆的1kΩ电阻下拉了，因而电缆的插入方向就可以被确定下来。Ra的下拉作用也能让源端知道VCONN需要得到5V的电源供应，因而需要向CC端供电以满足电子标签的电源需求。

引入电源传输 (Power Delivery, PD) 协议以后，USB Type-C系统的总线电压可以增加到最高20V，源端和吸端之间关于总线电压和电流的交流通过在CC线上传输串行的BMC编码来完成。
包含PD协议的USB Type-C系统从源端到吸端的系统框图如下图所示

现在的源端内部包含了一个电压转换器，它是受源端PD控制器控制的

USB PD系统还需要有一个开关可以将Vconn电源切换至一条CC线上。

当电缆的连接建立好以后，PD协议的SOP通讯就开始在CC线上进行以选择电源传输的规格。

1. 吸端申请获得源端的能力数据。
2. 源端提供它的能力数据信息。
3. 吸端从源端提供的能力数据信息中选出适当的电源配置参数并发出相应的请求。
4. 源端接受请求并将总线电压修改成相应的参数。在总线电压变化期间，吸端的电流消耗会保持尽可能地小。源端提升总线电压的过程是按照定义好的电压提升速度来进行的。
5. 总线电压达到最后的数值以后，源端会等待总线电压稳定下来，再发送出一个电源准备好信号。到了这时候，吸端就可以增加其电流消耗了。当吸端希望总线电压降低的时候，同样的通讯过程也会发生。

USB PD通讯使用的是双相标记码 (Bi-phase Mark Code, BMC)，此码是一种单线通信编码，数据1的传输需要有一次高/低电平之间的切换过程，数据0的传输则是固定的高电平或低电平。每个数据包都含有0/1交替的前置码、报文起始码 (Start of Packet, SOP)、报文头、信息数据字节、CRC循环冗余编码和报文结束码 (End of Packet, EOC)，参见下图：