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Type C应用技术及未来趋势

桂林?? AEM科技?? 2015年12月28日 ?? 收藏2
2015年3月,苹果的MacBook,谷歌的Chromebook ,2015年7月华硕平板ZenPad, 2015年9月Nexus 5X, 6P & Pixel C发布并使用Type C技术,除了这些之外诺基亚Z1,乐视手机和一加2手机也分别有Type C功能。 Type C的话题讨论日渐火热,这使得我们再次审视Type C的未来。

图1

我们先拿市场上NOKIA N1 ,乐视手机的Type C研究,发现TYPE-C手机,虽然是TYPE-C connector但是并不符合TYPE-C的规范,原厂是搭配TYPE-A的充电器, TYPE-A to TYPE-C的 cable,所以手机还是炒的一个接口概念,看手机行业真正“Type C”还需要过渡期。但是NB方面苹果的MacBook,谷歌的Chromebook采用的是USB-C Multi-Function (USB 3.1 Gen1, DP) , Type-C charging/PD charging,可以说就就是比较地道的Type C了。这个也说明了不同行业Type C的趋势进度不一样。

图2

在聊Type C技术和市场之前,我们可以认识下Type C。首先先纠正 “tpye C就是USB3.1”的说法,USB3.1是协议,Tpye C是接口定义,是完全不一样的概念。

Type A,Type B,Type C外表如下:

图3

Type C母头定义:

图4

Type C公头定义:

图5

Type C的优势有哪些呢?1.支持从正反两面均可插入的“正反插”功能; 2.最大数据传输速度达到 10Gbit/秒; 3.可承受1万次重覆插拔;4.纤薄设计; 5.USB Type C-C 接口插座端的尺寸约为 8.3mm×2.5mm; 6.配备 USB Type-C 连接器的标准规格连接线可通过 3A 电流,同时还支持超出现有 USB 供电能力的“USB PD”,可以提供最大 100W 的电力。

图6

总结以上,Type C确实有很多的优势,这个趋势是有理有据的,那我们就来看看市场,看看市场会怎样接受Type C。根据不同行业我粗糙的总结了: 最先最快登入的应该是 a.手机;b.笔记本NB;c.充电宝;d.充电器(旅充,车充);e.手持,小型化设备(POS,无人机等)

·选择他们的原因是有这样几点:1.有快捷传输信息需求;2.体积有小型化需求;3.充电速度有要求。4.市场量大,利于Tpye C经济链的发展。

·现在市场已经开始渗入,网上专家预测2016将是一个起量,普及期。

·如果就搞个Type C标准接口,先不追求USB3.1,这样设计简单成本低,比如手机要是改为USB Type-C USB2.0接口的话,只需要重做线缆,不用芯片,成本很小。

Tpye C要是发展顺利,以下市场也会普及: a.高端照明DC to DC ;b.投影仪;c.安防;d.网通;e.工业;f.医疗;g.机顶盒。

选择他们原因是1.Type C最大支持100W输出,在一些接口功率足够支持应用。2.这些行业需要标准化,节约成本。3.需求传递速率快,可靠性要求强。

·Type C设计上各家芯片公司都提供了很多方案,但在防护方面很多留给了客户自己选择,这方面我可以重点聊聊,说起防护,无非就是过压过流防护。

过压防护,Type C的信号线有很多,都需要做静电防护,USB Type-C为了保证正反都可以插就用了两组,但实际上数据传输还是只用了一组RX/TX,速度就已经达到10Gb了。如果后面升级协议,两组都传的话就和DisplayPort一样20Gb了。所以未来趋势ESD的容值要求更低了(<0.1pF)

信号线传输速率和AEM推荐容值总结:

图7

过流防护,在Type C前端一般设计会加power switch,所以一部分USB2.0不加fuse。但是由于Type C的电流很大,负载的功率较大,异常带来的冲击能量是破坏性的。所以power switch不能完全cover接口安全性的问题了,这就需要做过流防护。

图8

Type C电源和地各有4个,所以可以支持到100W。P.S. 到自己车载车充口查看,发现可以支持180W,所以车充以后做type C NB充电应用是有前景的。 如下图。USB Type-C支持20V/5A,是需要另外加支持USB PD的芯片,所以USB Type-C接口不一定有20V/5A功能。

图9

当然,type C的功能在pin脚定义上也可以看出,比如有pin脚TX/RX两组差分信号,CC1和CC2是两个关键引脚,作用是探测连接,区分正反面,区分DFP (Downstream Facing Port)和UFP (Upstream Facing Port) ,配置Vbus (USB Type-C和USB Power Delivery两种模式),配置Vconn(当线缆里有芯片的时候,一个cc传输信号,一个cc变成供电Vconn ),配置其他模式(如接音频配件时, DisplayPort ,pcie总线)。

DFP (Downstream Facing Port)也就是主,UFP (Upstream Facing Port)为从。除了DFP、UFP,还有个DRP (Dual Role port),DRP可以做DFP也可以做UFP。当DPR接到UFP,DRP转化为DFP。当DRP接到DFP,DRP转化为UFP。两个DRP接在一起,这时就是任意一方为DFP,另一方为UFP。

所以市场上很多小伙伴反映Nexus 6P通过type C连接到Nexus 5x的type C,居然可以执行6p到5x的充电,就是基于以上的原理。

最后介绍下type C layout VIA方案的设计建议:

图10

AEM在USB PD 2.0---NB Type C应用

图11

AEM在网通,交换机Type C应用

图12

AEM在充电器Type C应用

图13

AEM在移动电源充电宝Type C应用

图14


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