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安森美半导体无邪、小巧、低功耗的USB Type-C妄图加速系统设计

宣布时间:2018年01月19日 10:01    宣布者:eechina
要害词: Type-C
安森美半导体供稿

随着手艺的演进和人们对充电功率和数据传输速率的需求赓续前进,USB Type-C应运而生。USB Type-C是下一代USB毗连器、端口和电缆的尺度,支持双向电源和正反逆插,供应更高的充电功率和更高的数据传输速率,为用户带来更高的性能和更多的便利,也为设计职员和制造商供应精练性,将愈来愈普遍地用于智能手机、平板电脑、扩年夜坞、适配器等终端装备。IHS预计2019年基于 USB Type-C的装备出货量将逾越20亿,为40%的USB总市场容量(TAM)。据ABI Research,到2020年约一半的智能手机和93%的条记本电脑将含USB Type C互联。

针对这最新的市场趋势,安森美半导体为市场供应完全的Type-C和USB-PD妄图,网罗USB Type-C和USB-PD控制器、超高速开关、端口掩护妄图、转接驱动器等。这些妄图支持双角色端口 (DRP)、下行端口 (DFP) 和下行端口 (UFP),具有业界更低功耗、更小尺寸(比基于MCU的妄图小达95%),供应更简化和无邪的优势。

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图1:安森美半导体的主要Type-C和PD产物

USB尺度及毗连器的演进

USB的泛起可远追溯到1996年,其时推出的USB 1.0传输速率为1.5 Mbps。然后2000年推出的USB 2.0传输速率前进到480Mbps,供应最年夜2.5 W (0.5 A,5 V)的功率,随后USB 3.0的数据传输速率前进到5Gbps,最年夜功率前进至4.5 W (0.9 A,5 V)。而最新的第二代USB 3.1将数据传输速率提升至10Gbps。

USB Type-C是新型的毗连器。USB尺度的原始设计是USB Type A,为扁平的矩形。Type A端口年夜多用于主机装备,如台式电脑、条记本电脑、游戏机和媒体播放器。USB micro B毗连器较小,主要见于焦点装备。现在行业尺度正在向USB Type-C生长,支持USB 3.1和USB-PD,供应单个毗连器/电缆,免去多个电缆和毗连器的费事。USB Type-C端口最年夜功率可达15 W (3 A,5 V)。关于USB 3.1,若回收支持USB-PD的Type-C毗连器,最高功率可达100 W (5 A,20 V)。


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图2:随着手艺的演进,功率快速增添

USB Type-C主要应用

在智能手机、平板电脑等应用中,USB Type-C主要作为充电接口和用于超高速数据的传输,当用作充电接口时,支持USB-PD和快充,通常仅一个插槽。安森美半导体针对此类应用的Type-C及USB-PD产物主要有支持PD的可编程的Type-C 控制器FUSB302B、切合USB 3.1 Gen-II的Type-C超高速开关FUSB340 、支持TCPC的Type-C PD端口控制器FUSB307B、Type-C或USB2.0 D+/D-高速端口掩护开关FSUSB242等。

在用于盘算机时,USB Type-C完成多个双角色端口和用于超高速数据的传输,并用作宽规模的电源输入/输入端口,安森美半导体用于盘算机的Type-C产物主要有FUSB340 、FUSB307B、FUSB252等。

关于AC-DC适配器,行业设计正发动增添的功率密度,须要支持可编程(PPS)。安森美半导体主要供应准谐振PWM控制器FAN604和具有SRC默许状态的100W USB Type-C 可编程的控制器FUSB302BT。

若何降低USB 3.x的拔出消耗

在支持USB 3.x的Type-C情形中可完成超高速数据传输,在这情形下的年夜多数应用都须要一个转接驱动器来减小拔出消耗,如图象传感器、汽车信息文娱系统、平板电脑、游戏系统、手机、虚拟实境(VR)装备、有源电缆、打印机/扫描仪、高清显示器、基座/集线器等。

电缆拔出消耗能够会因不合的供应商、电缆量规、类型而有所不合,而接口对电缆消耗性能有很年夜影响。FR4消耗因线长、所接纳的介质和布线而有所不合。但电缆和FR4的消耗都取决于接纳的数据速率。例如,9英寸FR4以5 Gbps传输时约有3.9 db 消耗,但以10 Gbps传输时有 6.9 db消耗。假定用24英寸FR4以5 Gbps传输时的消耗从3.9 db增至9.6 db,以10 Gbps传输时的消耗从6.9 db增至16.8 db。是以,这增添了的拔出消耗,须要转接驱动器。

第1代和第2代USB 3.1能供应更高的数据速率,但会带来在USB有源电缆设计中减轻旌旗暗记完全性损掉落的寻衅。有源电缆的长度和性能将推动对转接驱动器和高质量互联的须要,必须识别其速率才干,且尺寸和低功耗是要害。

性能精彩的转接驱动器可增添码间串扰,防止因不想要的旌旗暗记掉落真影响传输,尚有助于切合USB3.x眼图高度和总哆嗦尺度。

安森美半导体的单通道转接驱动器如NB7NPQ701M、NB7VPQ701M和双通道转接驱动器NB7NPQ702M、NB7VPQ702M支持USB 3.1应用,同时支持第一代USB 3.1 (5Gbps) 和第二代USB 3.1 (10Gbps)数据率,扩年夜旌旗暗记距离达36英寸FR4 或 5m电缆@ 5Gbps、达10英寸FR4 @ 10Gbps。其单通道转接驱动器与同类器件相比,眼高增添20%,哆嗦降低20%。

10Gbps USB3.1超高速开关

FUSB340是10Gbps USB3.1超高速开关,尺度带宽达10 GHz,具有1.5 V至5 V的宽VDD规模,供应2KV HBM ESD掩护,切合Jedec尺度,有源功耗低于12 uA,关断功耗低于1 uA,在2.5GHz时的拔出消耗仅-1 dB,接纳18引脚的TMLP小型封装(2.0mm x 2.8mm x 0.4mm),是适用于手机、平板电脑、条记本电脑、超便携应用所需的可正反逆插的Type-C USB 3.1毗连器的小型分立妄图。

与竞争妄图相比,FUSB340具有更宽的电源电压规模、更快的数据速率、更高的带宽、低拔出消耗、更低的差分拔出消耗(-28 dB)、更低的差分串扰(-44 dB)、更低的ICC关断值(1 uA)和ICC有源值(0.03 mA)、更少引脚数、更小封装(比竞争妄图至少小40%)和更薄高度。

USB 3.1 Type C毗连器掩护妄图

在掩护方面,安森美半导体接纳两个ESD8704器件掩护超高速线路,8个ESD7471掩护低速和赞助线路。ESD8704具有超低电容、低ESD钳位电压,接触及空气放电± 30 kV,知足IEC61000-4-2 Level 4,接纳2.5 x 1.0mm uDFN封装。而ESD7471供应双向瞬态电压榨取,接触及空气放电± 20 kV,知足IEC61000-4-2 Level 4,具有1.0 x 0.6 mm2的小形状。

总结

安森美半导体供应无邪和易于集成的USB Type-C和USB-PD控制器妄图支持最新的USB Type-C尺度,易于设置和装备,支持固件/供应驱动器用于通用嵌入式控制平台,功耗仅为竞争妄图的1/20,尺寸增添达95%,并针对USB3.x的超高速应用,供应转接驱动器、超高速开关和掩护妄图等全系列方,这些都是USB3.x设计职员的福音,此外,安森美半导体的USB处置赏罚赏罚妄图网页也应用户轻松取得要害应用的优化妄图,加速他们的系统设计。

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