讓超高速傳輸和快充成為移動設備標配 USB Type-C解決方案分析
原創智能手機早期接口是通過Micro USB和Mini USB來解決數據傳輸和充電功能,而前者能夠解決本身接口壽命短、體積大等問題,還兼容了當時的USB1.1/2.0標準和OTG功能,因此一直沿用至今。隨著手機廠商對機身的要求越來越苛刻,機身越做越薄,而傳輸速度、充電速度要求也越來越高時,似乎Micro USB已經不是***的解決方案了。
于是,我們看到了近兩年來手機行業中,出現了一種新興的接口——USB Type-C,具備了Micro USB強大的兼容性同時,并實現數據傳輸和供電的統一,低功耗、占用面積小、傳輸和充電速度更快、以及強大的擴展性為你帶來了***的體驗。
而作為半導體產業的***,安森美半導體的產品在國內的硬件廠商中一直備受業界關注。日前,安森美半導體移動市場高級現場應用工程經理李文輝先生解讀了***的USB標準和市場趨勢, 并分享了USB Type-C在移動設備上的完整方案。
安森美半導體移動市場高級現場應用工程經理 李文輝
隨著手機移動設備的使用率越來越頻繁,而在電池技術并沒有突破性的進展時,人們對充電的速度要求就越來越高,因此隨著技術發展,USB Type-C和Quick Charge(QC)兩種技術成為了手機設備作為快充的標準。
當然,并不是所有的Type-C接口都支持真正的快充標準,對于僅僅是支持USB 2.0標準的Type-C接口來說并不能實現快充。安森美半導體的USB Type-C解決方案通過了支持標準的USB 3.1接口的同時,還支持USB-PD協議,并根據設備的用電要求進行電壓調節的電源控制器來解決。
據介紹,安森美半導體通過這款NCP81239 USB-PD同步升降壓控制器,能實現多種快充協議,包括USB-PD/QC2.0/QC3.0, 它具備四開關單電感升降功能,適配寬輸入和寬輸出電壓范圍,并通過I2C總線設計,使得調節輸出電壓變得安全可靠,通過內置9位DAC設定內部反饋參考電壓,同時輸出電壓范圍可以通過外部反饋進行設定,且可以方便用I2C接口設定輸出電壓或者設定輸出電壓補償。
安森美半導體的NCP81239 具有的特色功能和完善的保護功能使其非常適合用于需要寬電壓輸入、可調電壓輸出的高可靠應用,解決了傳統H橋升降壓存在調壓不方便或不可靠的問題, 并且支持4.5-28V的輸入輸出電壓范圍。動態可編程工作頻率從150kHz到1.2MHz,方便不同應用場合下的設計。
USB PD/充電/超高速/音頻方案
安森美半導體提供全系列靈活的USB Type-C方案陣容,不但支持高電流充電,并且還支持10Ghz超高速數據通道,且做到業界***功耗以及比市場上MCU的方案小95%的占位面積。李文輝表示,在數據傳輸方面,USB3.0和Type-C環境下傳輸速率可達到5Gbps或10Gbps,這需要單通道轉接驅動器來減少碼間串擾,減少不想要的信號失真影響傳輸,以符合USB 3.x眼圖高度和總抖動規范。
相比市場上其他同類競品器件,安森美半導體一個器件可同時支持USB3.1 Gen 1(5Gbps)和Gen 2(10Gbps)的數據率,眼高增加20%,抖動降低20%。
單通道轉接驅動器競爭器件對比
通過上圖我們發現,其他競爭器件方案僅支持5Gbps,且眼高和抖動方面都不及安森美半導體。森美半導體在有源電纜上,還能通過增加轉接驅動器來保證信號的強度和性能。
這其實要歸功于FUSB340:10Gbps USB3.1超高速開關,用于5Gbps數據的USB SuperSpeed Gen1和10 Gbps數據的Gen2和可逆電纜線需要開關的Type-C應用中,除了提供卓越性能的各類高速數據傳輸協議,還具備了八大特征:
- USB 3.1 (Gen 2) – 10Gbps
- 10GHz帶寬
- VDD: 1.5V – 5.0V
- 2KV HBM ESD 保護
- -1dB插入損耗(2.5GHz時)
- 低有源功耗 < 12uA
- 低關斷功耗 < 1uA
- 18引腳TMLP,0.4 mm間距
(2.0mm x 2.8mm x 0.4mm)
FUSB340超高速開關不僅符合USB 3.1標準,還比競爭方案至少小40%,其不僅僅適用于手機,還可以用在平板電腦、筆記本電腦所需的可正反逆插得Type-C USB 3.1連接器中。***,李文輝還透露,目前安森美半導體正在開發USB 3.1 type C連接器保護技術,通過兩個安森美半導體ESD8704器件可用于保護超高速線路,讓我們拭目以待吧。