USB Type-C充电连接器：设计、优化和互操作性 (typec接充电器)
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{本文由家电维修技术小编收集整理资料}年6月，欧盟议会批准了一项新指令，要求下一代便携式设备必须支持USBType-C充电连接器。制造商必须在年秋季之前为其产品增加USBType-C接口，以兼容USBType-C电缆。这项指令为众多行业带来影响，包括*、数码相机、手持*游戏机、便携式扬声器、键盘、便携式导航设备、耳塞、鼠标、电子书、耳麦和*等。笔记本电脑也包括在内，但在年之前，制造商还不需要遵守该项规定。到年，欧盟议会计划在这项规定中增加更多的设备；然后，每5年召开一次会议讨论其他可能的应用。欧盟颁布通用充电器指令年6月，欧盟议会批准了一项新指令，要求下一代便携式设备必须支持USBType-C充电连接器。制造商必须在年秋季之前为其产品增加USBType-C接口，以兼容USBType-C电缆。这项指令为众多行业带来影响，包括定位器、数码相机、手持*游戏机、便携式扬声器、键盘、便携式导航设备、耳塞、鼠标、电子书、耳麦和*等。笔记本电脑也包括在内，但在年之前，制造商还不需要遵守该项规定。到年，欧盟议会计划在这项规定中增加更多的设备；然后，每5年召开一次会议讨论其他可能的应用。随着这项指令开始生效，制造商需提供不带充电适配器的产品包装版本，也可选择提供原装充电器版本。这样，如果消费者已经有USBType-C充电线和充电器时，他们可以购买不带新充电器的产品版本，从而节省资金并减少电子垃圾。据估计，这项规定每年可减少多达万磅的电子垃圾。本文将讨论USBType-C连接器的工作原理、定义方式及其典型应用，同时以MPS产品为例，重点介绍如何优化USBType-C连接器。USBType-C连接器USBType-C（也称为USB-C）规范发布于年。这种连接器因优于USBType-A等旧的USB连接器而迅速流行起来。它支持正反插，即在*端口时不需要关注方向，而且它们比传统连接器更加小巧（见图1）。更重要的是，USBType-C连接器可以处理更高的功率，这意味着它可以适用于更广泛的便携式应用。
USB供电(USBPD)如前所述，USBPD可以提供高达W的功率，并且支持双向*作，这意味着它可以提供或者接收功率。非PD的USBType-C源可以提供最高W的功率(5V/3A)，而USBPD源可以提供超过5V的电压，因此功率也超过W。功率传输提高意味着USBPD可以比传统连接器更快地为设备充电。此外，USBPD还指定了供电端和接收端的电压和电流容限。支持USBPD的产品需要两颗额外的芯片，即PD*，一颗芯片在电源中（供电端），另一颗在便携式设备中（接收端）。产品利用两颗芯片的CC线通过电缆进行通信。供电端传达它可以支持的电压和电流，而接收端（例如扬声器或*）则传达它需要的电压和电流。供电端相应调整其输出电压，以确保将最佳电压和电流量输送到接收端。由于这两颗芯片增加了成本，因此USBPD通常不会用于功率低于W的应用。图3显示了USBPD的通信结构。图3:USBPD通信结构欧盟指令的另一部分是为高于W的应用提供USBPD功能。尽管有部分公司采用私有协议来协商更高的电压和功率，但为了确保不同充电适配器和设备之间的互*作性与安全性，欧盟新指令规定不允许使用这些方法。此外，出于安全和互*作性方面的考虑，USBType-C规范明令禁止使用USBPD以外的协议将电压提升至5V以上。例如，有些智能*虽然使用了USBType-C连接器，但只有在使用特定电缆、*特定充电适配器时才能“快速”充电，因为这些产品并没有使用USBPD。这意味着市售的某些USBPD充电适配器可能无法为产品快速充电，即使其额定功率与原装适配器相当。这种现状会导致用户混淆，增加电子垃圾，并使产品的安全性和可靠性依赖于特定制造商的私有充电协议。USBType-C连接器：合规、安全与优化在致力于让其产品支持USBType-C的过程中，制造商们必须认识到，物理上充分满足要求与满足USBType-C规范之间是有区别的。制造商可以自行决定是否提交其产品进行USBType-C认证，从而在产品上印刷USBType-C的标志。为了降低成本，有部分制造商只要USBType-C连接器能够供电或接收功率，达到其最低物理要求即可，而不是去获得认证。尽管这种方法性价比较高，但那些缺失的特性和功能有可能导致安全问题，从而损坏设备本身或与其相连的其他产品。未经认证的USBType-C产品可能产生五花八门的故障并带来安全隐患，但也有一些方法可以提供强大的保护措施来缓解这些问题，例如保护电缆、供电端和接收端。下面我们将讨论其中一些隐忧及其解决方案。以下第1点描述了经认证的USBType-C*所具备的优势，其余各点均介绍MPS电源管理IC提供的额外保护功能和优化功能。1.CC引脚上的输入电流检测:用于不支持PD（那些低于W的应用）的USBType-C，USBType-C供电端可以提示通告提供三个电流级别：默认、1.5A和3A。其中“默认”意味着向后兼容旧款USB源（mA至1.5A）。接收端检测供电端的CC引脚通告以确定可以汲取多少电流，这一点非常重要。符合USBType-C标准的接收端可以检测CC引脚上的值并相应地调整其输入电流*，以避免从供电端汲取过多的电流。一旦设置了电流*，当供电端更改其通告时，接收端就可以动态改变它汲取的电流量。为了降低成本，部分制造商会在接收端的CC引脚上放置两个电阻；当电缆连接在两端之间时，供电端才会提供5V电源（见图4）。但只有当接收端消耗的电流不超过通过USB数据线协商的默认电流时，才允许这样配置。图4:通过电阻实现输入电流检测如果使用电阻替代恰当的输入电流检测，接收端不会检查自己的CC引脚。假设一台计算机有一个只能提供mA电流的USBType-A端口。当接收端无法识别供电端只能提供mA电流时，它可能会尝试汲取3A电流，这会造成过流(OC)情况并损坏供电端端口。接收端的充电器IC通常也有一个输入电压环路，但它只能防止输入电压降得太低。它无法保证接收端充电器IC的最小输入电压环路能够足够快地做出反应（或设置得足够高），以防止损坏供电端。因此，该保护应被视为CC电流检测和输入电流*的备用电路，而不是主保护电路。请注意，简单的电阻下拉方法可用于电流消耗不超过1.5A并提供BC1.2检测的接收端应用（见下文）。2.BC1.2和私有充电器检测：当供电端即没有USBType-C连接器（传统电源），也不能提供小于1.5A的电流时，BC1.2标准定义了接收端如何检测其电流输出能力。这个检测过程通过D+和D-引脚执行。BC1.2中还增加了私有充电器检测的内容，它允许接收端检测常见的充电适配器。USBType-C规范不要求接收端在支持CC引脚检测的情况下再兼容BC1.2标准。但是，如果接收端不符合BC1.2，则只能从USB2.0供电端安全汲取mA的最大电流，即CC引脚通告的默认电流。接收端添加BC1.2兼容能力将允许其从通告了默认电流的供电端（例如传统电源）汲取高达1.5A的电流，从而获得更多功率、缩短充电时间并带来更好的终端用户体验。3.不合规的传统电缆检测：传统电缆是指一端为USBType-C连接器，另一端具有不同（传统）USB连接器的电缆。为了向接收端通告电流水平，传统USBType-A电缆必须在USBType-C侧的CC引脚和VBUS引脚之间连接一个kΩ的上拉电阻。但是，有些不合规的传统USBType-C电缆要么缺失上拉电阻（浮空或短路），要么阻值不正确。这都可能导致不正确的输入电流*检测（如同使用CC引脚的输入电流检测），或者可能导致接收端CC引脚上发生过压(OV)事件，因为接收端的CC引脚可能直接短接至VBUS。为避免这些问题，USBType-C接收端设备应能检测是否连接了不合规的传统USBType-C电缆，从而保护CC引脚。4.VBUS和CC引脚的过压保护(OVP)：SPRPD充电适配器电压最高可达V，非PD充电适配器则最高5.5V。因此，建议设置VBUS过压保护值至少为V，以防PD适配器出现故障或发生VBUS瞬态浪涌。在正常工作条件下，CC引脚不应承受高电压，因为CC要么没有物理连接到VBUS（例如使用USBType-C电缆），要么是通过kΩ电阻连接到VBUS（例如使用传统电缆）。但是，由于CC引脚与VBUS引脚物理相邻，因此仍有可能因连接器内的杂质造成它们之间的短路。而且也有可能因使用了不合规的电缆，造成VBUS与CC引脚之间的短路。为保护CC引脚免受这些情况的影响，强烈建议设置OVP。5.连接器湿度检测：连接器上的湿气会随着时间的推移腐蚀并损坏器件，从而导致引脚短路或开路。这在双角色端口(DRP)或供电端应用中尤为常见；在这些应用中，产品在通告供电模式时向CC引脚施加上拉电压或电流（VBus在供电模式期间也被启用）。如果产品接触到任何电解液（例如水），设备应能够检测到，并强制产品进入接收端模式（移除CC上拉偏置和VBus），并提醒用户。6.连接器温度监控：USBType-C连接器有4个并联的VBUS引脚和4个接地引脚。随着时间的推移，连接器不断*杂质或磨损，一些引脚可能会出现开路情况，这会扰乱电流的流动并导致电流挤向其余引脚。这些额外的电流会让连接器升温。为避免过热和可能的永久性损坏，USBType-C产品应能够监测这种情况，在需要清洁连接器时提醒用户，并降低电流消耗以降低温度。安全和优化用例想象一根电缆两端都没有USBType-C连接器，该如何应对？一旦有物体*，充电IC应能够检测到，分析电流*，并确定电缆是否合规。如果是USBType-C转USBType-C电缆，CC引脚将直通电缆，供电端电源上拉，然后接收端（带充电器IC）下拉。如果是传统的Type-A转Type-C电缆，CC电压将通过一个电阻上拉至VBUS。但就在几年前，还有很多这类电缆是不合规的（例如用错电阻或CC引脚与输入电压短路）。这导致CC*或芯片检测到比实际电流更高的电流，这意味着具有mA电流能力的供电端可能通过电缆告知了3A的电流能力。MP等器件将可以应对这些问题，该器件可以检测这些电缆是否不合规，并正确设置输入电流*（见图5）。下面将详细介绍该器件。图5:MP功能特性一个安全且合规的解决方案应包含充电器IC、OVP芯片和CC*芯片（或检测CC引脚的芯片）。部分制造商为了降低成本省略了接收端的CC引脚检测和OVP芯片。尽管这样也能为接收端提供电源，但却不能保证所连接产品的安全性。此外，也不能用于DRP应用。MPS产品MPS一直引领着USBType-C充电与电源管理领域的趋势，并提供涵盖范围广泛的USB应用解决方案。我们的目标不仅是满足USBType-C最低限度的实现要求，而是在合规性、安全性和功能性等方方面面都具备额外的优势。USBType-C应用与MPS产品支持USBType-C的电源管理IC应根据特定应用而选择。通常，这些产品可分为两类：≤W的应用和超过W的应用。对于功率≤W的应用，产品包括智能*、商业销售(POS)*、扬声器、电子烟、*、智能手表和部分平板电脑。这些产品不一定需要符合USBPD标准，它们可以简单地依靠CC*来确定电流水平和器件的电源角色。无需支持USBPD可以降低成本，因为无论供电端和接收端都不需要额外的PD*IC。大多数功率小于W的产品都使用单节电池或并联的多节电池。这些产品可以是接收端、供电端或者双角色电源解决方案，如下所述：1.纯接收端：只需要充电的应用，可以使用单向、5V、W的充电器IC为电池充电并完成接收端CC**作。MP是这类应用的绝佳选择。2.纯供电端：包括电源和车载充电器。这类应用不需要电池，只需要一个5V稳压器和一个供电端CC*。3.双角色电源(DRP)：DRP解决方案是双向的，这意味着它既可以汲取电量也可以提供电量。MP就是一款双向5V、W充电器IC，它既可以为电池充电，也可以提供5V输出和DRPCC*。对于功率大于W的应用，如笔记本电脑、移动电源、大型扬声器、电动工具、医疗设备以及高端智能*和平板电脑，则需要支持USBPD。这类解决方案提供DRP，并通常分为两大类：1.单电池USBPD：单电池（或多节电池并联）USBPD方案一般用于≤W的中高端定位器、平板电脑和移动电源。MP降压充电器IC专为这些应用而设计。具体详细信息，请参阅MPUSBPD参考设计。2.2至4节串联电池USBPD：多节电池串联的USBPD解决方案通常用于需要W以上功率的笔记本电脑、平板电脑、游戏设备、医疗设备和移动电源。这些应用需要升降压充电器IC，例如MP或MP，它们均可用于创建完整的USBPD解决方案。MPMP是一款高度集成的5V开关模式电池充电器IC，适用于锂离子和锂聚合物电池。该器件提供窄电压直流(NVDC)电源路径管理功能，能够提供高达5A的充电电流。它完全符合USBType-C1.3标准，并提供集成的CCDRP*，用于源（供电端）模式或接收端模式下的双向W调节。MP还在VBUS引脚上集成了VOVP，在CC引脚上集成了VOVP，同时提供一个I2C接口用于灵活配置参数。同类WDRPUSBType-C方案都需要单独的充电器IC、DRPCC*，以及VBUS和CC引脚的OVPIC。MP则将这三种功能都集成在一个芯片中，最大限度地节省了占位面积和成本（见图6）。图6:传统解决方案与MP此外，MP还支持高级USBType-C功能，因而更加合规、安全且高度优化。这些功能包括连接器温度监测、连接器湿度检测、不合规传统电缆检测，以及支持可优化传统充电适配器的BC1.2。MP尺寸小并完整集成了USBType-C的所有功能，非常适合单电池USBType-C应用。MPMP是一款V、4.5A开关模式电池充电IC，它具有NVDC电源路径管理功能，并集成了模数转换器(ADC)和I2C接口。采用MP和外部USBPD*可以为USBPD应用提供完整的解决方案（请参阅参考设计），同时还符合USBPD3.0规范。该设计提供了一个DRPUSBType-C端口，允许双向供电并可在接收端模式下实现快充。当存在USB输入时，充电器被配置为接收端并为电池充电。如果USBPD接收端连接到该端口，则充电器充当供电端，并用电池作为电源提供稳定的输出电压。MPPD设计可实现高达W的PD快充。此外，MP还集成了一个输入阻断FET，这样就可以选择使用一个额外的USBPD输入FET，从而降低BOM成本并减小PCB尺寸。该设计适用于任何想要利用USBPD实现快充的单电池应用。MPandMPMP是一款V、6A升降压充电IC，它具有NVDC电源路径管理功能，适用于1至4节串联电池组。该器件具有4个集成开关FET、ADC和I2C接口，可提供极为紧凑的解决方案。它可以在升压模式、降压模式和升降压模式下运行，具体取决于输入和电池电压；通过反向*作，该器件可以在供电端模式下通过电池为输入供电。MP电池充电器IC在SPR电压和电流水平满量程范围内均符合USBPDDRP*作要求。MP与MP引脚对引脚兼容，但针对不需要NVDC电源路径管理的应用进行了优化，例如移动电源、电动工具和电池备份产品。这两款器件均采用了CCG*AUSBPD*来创建完整的USBPD解决方案（见图7）。该解决方案包含一个可双向*作的DRPUSBType-C端口。如果*适配器，该端口可以充当接收端，并为电池充电；如果**，则该端口可以作为供电端，通过电池为USB供电。这两个部件均可通过I2C接口进行配置，因而更加灵活。该设计非常适合扬声器、平板电脑、医疗设备、商业销售(POS)*、无人机和*头等应用。图7：MP的USBPD解决方案结语USBType-C连接器（也称为USB-C连接器）用途广泛，比旧款连接器尺寸小很多，而且向后兼容传统USB标准，并可提供高达W的功率。通过遵循USBType-C和USBPD规范并根据本文讨论的优化措施，制造商将帮助保持产品之间的互*作性，提供可延长产品使用寿命的保护措施，并为欧盟减少电子垃圾的目标做出贡献。在欧盟颁布通用充电器新规之前，MPS就一直致力于开发面向广泛USBType-C和USBPD应用的充电器IC和电池管理设备。随着USBType-C连接器在全球范围内变得越来越普遍，便携式应用的买家和制造商们必将获益于我们丰富的产品系列。
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图1：USBType-A与USBType-C连接器USBType-C电源检测USBType-C连接器有特定的电源检测和协商接口。USBType-A电源持续输出5V电压，而USBType-C电源则通常处于关闭状态，只有当用户将USBType-C电缆*设备时，电源才打开。这是因为USBType-C连接器通过单独的配置通道(CC)引脚提供检测功能，只有在检测到电缆两端的连接时才打开电源。此外，CC引脚还提供电流水平检测功能，并实现电源（供电端）和耗电端（接收端）之间的角色定位。这项功能使USBType-C产品能够兼容传统的5VUSB产品；与此同时，还能利用CC引脚进行功率协商，通过USB供电(USBPD)协议实现更高功率的检测。图2显示了USBType-C电源检测的基本原理。图2：CC引脚上的USBType-C配置通道USBType-C功率级别如前所述，USBType-C连接器功能非常强大，它支持各种新标准，例如USBPD、USB3.1和DisplayPort。旧版本的USB连接器只能单向提供最高7.5W的功率，USBType-C则可以通过标准电缆和最少的附加电路支持高达W的单向和双向应用，以及兼容USBPD并高于W的应用。标准功率范围(SPR)的USBPD可在W功率时支持高达V的电压。USBPD规范最近更新的扩展功率范围(EPR)更可以提供高达W的功率。此外，USBPD允许双向功率流动，这意味着设备可以提供或者接收功率；不像单向连接器，例如micro-BUSB，只能接收功率。广泛的功率传输范围意味着带PD功能的USBType-C既可以轻松为智能定位器充电，又可以为笔记本电脑充电。（不过，并非所有USBType-C都支持USBPD，本文将在后面进行更详细的讨论。）表1显示了USBType-C不同*作模式下的功率级别。表1：USBType-C连接器的功率输出USB供电(USBPD)如前所述，USBPD可以提供高达W的功率，并且支持双向*作，这意味着它可以提供或者接收功率。非PD的USBType-C源可以提供最高W的功率(5V/3A)，而USBPD源可以提供超过5V的电压，因此功率也超过W。功率传输提高意味着USBPD可以比传统连接器更快地为设备充电。此外，USBPD还指定了供电端和接收端的电压和电流容限。支持USBPD的产品需要两颗额外的芯片，即PD*，一颗芯片在电源中（供电端），另一颗在便携式设备中（接收端）。产品利用两颗芯片的CC线通过电缆进行通信。供电端传达它可以支持的电压和电流，而接收端（例如扬声器或*）则传达它需要的电压和电流。供电端相应调整其输出电压，以确保将最佳电压和电流量输送到接收端。由于这两颗芯片增加了成本，因此USBPD通常不会用于功率低于W的应用。图3显示了USBPD的通信结构。图3:USBPD通信结构欧盟指令的另一部分是为高于W的应用提供USBPD功能。尽管有部分公司采用私有协议来协商更高的电压和功率，但为了确保不同充电适配器和设备之间的互*作性与安全性，欧盟新指令规定不允许使用这些方法。此外，出于安全和互*作性方面的考虑，USBType-C规范明令禁止使用USBPD以外的协议将电压提升至5V以上。例如，有些智能*虽然使用了USBType-C连接器，但只有在使用特定电缆、*特定充电适配器时才能“快速”充电，因为这些产品并没有使用USBPD。这意味着市售的某些USBPD充电适配器可能无法为产品快速充电，即使其额定功率与原装适配器相当。这种现状会导致用户混淆，增加电子垃圾，并使产品的安全性和可靠性依赖于特定制造商的私有充电协议。USBType-C连接器：合规、安全与优化在致力于让其产品支持USBType-C的过程中，制造商们必须认识到，物理上充分满足要求与满足USBType-C规范之间是有区别的。制造商可以自行决定是否提交其产品进行USBType-C认证，从而在产品上印刷USBType-C的标志。为了降低成本，有部分制造商只要USBType-C连接器能够供电或接收功率，达到其最低物理要求即可，而不是去获得认证。尽管这种方法性价比较高，但那些缺失的特性和功能有可能导致安全问题，从而损坏设备本身或与其相连的其他产品。未经认证的USBType-C产品可能产生五花八门的故障并带来安全隐患，但也有一些方法可以提供强大的保护措施来缓解这些问题，例如保护电缆、供电端和接收端。下面我们将讨论其中一些隐忧及其解决方案。以下第1点描述了经认证的USBType-C*所具备的优势，其余各点均介绍MPS电源管理IC提供的额外保护功能和优化功能。1.CC引脚上的输入电流检测:用于不支持PD（那些低于W的应用）的USBType-C，USBType-C供电端可以提示通告提供三个电流级别：默认、1.5A和3A。其中“默认”意味着向后兼容旧款USB源（mA至1.5A）。接收端检测供电端的CC引脚通告以确定可以汲取多少电流，这一点非常重要。符合USBType-C标准的接收端可以检测CC引脚上的值并相应地调整其输入电流*，以避免从供电端汲取过多的电流。一旦设置了电流*，当供电端更改其通告时，接收端就可以动态改变它汲取的电流量。为了降低成本，部分制造商会在接收端的CC引脚上放置两个电阻；当电缆连接在两端之间时，供电端才会提供5V电源（见图4）。但只有当接收端消耗的电流不超过通过USB数据线协商的默认电流时，才允许这样配置。图4:通过电阻实现输入电流检测如果使用电阻替代恰当的输入电流检测，接收端不会检查自己的CC引脚。假设一台计算机有一个只能提供mA电流的USBType-A端口。当接收端无法识别供电端只能提供mA电流时，它可能会尝试汲取3A电流，这会造成过流(OC)情况并损坏供电端端口。接收端的充电器IC通常也有一个输入电压环路，但它只能防止输入电压降得太低。它无法保证接收端充电器IC的最小输入电压环路能够足够快地做出反应（或设置得足够高），以防止损坏供电端。因此，该保护应被视为CC电流检测和输入电流*的备用电路，而不是主保护电路。请注意，简单的电阻下拉方法可用于电流消耗不超过1.5A并提供BC1.2检测的接收端应用（见下文）。2.BC1.2和私有充电器检测：当供电端即没有USBType-C连接器（传统电源），也不能提供小于1.5A的电流时，BC1.2标准定义了接收端如何检测其电流输出能力。这个检测过程通过D+和D-引脚执行。BC1.2中还增加了私有充电器检测的内容，它允许接收端检测常见的充电适配器。USBType-C规范不要求接收端在支持CC引脚检测的情况下再兼容BC1.2标准。但是，如果接收端不符合BC1.2，则只能从USB2.0供电端安全汲取mA的最大电流，即CC引脚通告的默认电流。接收端添加BC1.2兼容能力将允许其从通告了默认电流的供电端（例如传统电源）汲取高达1.5A的电流，从而获得更多功率、缩短充电时间并带来更好的终端用户体验。3.不合规的传统电缆检测：传统电缆是指一端为USBType-C连接器，另一端具有不同（传统）USB连接器的电缆。为了向接收端通告电流水平，传统USBType-A电缆必须在USBType-C侧的CC引脚和VBUS引脚之间连接一个kΩ的上拉电阻。但是，有些不合规的传统USBType-C电缆要么缺失上拉电阻（浮空或短路），要么阻值不正确。这都可能导致不正确的输入电流*检测（如同使用CC引脚的输入电流检测），或者可能导致接收端CC引脚上发生过压(OV)事件，因为接收端的CC引脚可能直接短接至VBUS。为避免这些问题，USBType-C接收端设备应能检测是否连接了不合规的传统USBType-C电缆，从而保护CC引脚。4.VBUS和CC引脚的过压保护(OVP)：SPRPD充电适配器电压最高可达V，非PD充电适配器则最高5.5V。因此，建议设置VBUS过压保护值至少为V，以防PD适配器出现故障或发生VBUS瞬态浪涌。在正常工作条件下，CC引脚不应承受高电压，因为CC要么没有物理连接到VBUS（例如使用USBType-C电缆），要么是通过kΩ电阻连接到VBUS（例如使用传统电缆）。但是，由于CC引脚与VBUS引脚物理相邻，因此仍有可能因连接器内的杂质造成它们之间的短路。而且也有可能因使用了不合规的电缆，造成VBUS与CC引脚之间的短路。为保护CC引脚免受这些情况的影响，强烈建议设置OVP。5.连接器湿度检测：连接器上的湿气会随着时间的推移腐蚀并损坏器件，从而导致引脚短路或开路。这在双角色端口(DRP)或供电端应用中尤为常见；在这些应用中，产品在通告供电模式时向CC引脚施加上拉电压或电流（VBus在供电模式期间也被启用）。如果产品接触到任何电解液（例如水），设备应能够检测到，并强制产品进入接收端模式（移除CC上拉偏置和VBus），并提醒用户。6.连接器温度监控：USBType-C连接器有4个并联的VBUS引脚和4个接地引脚。随着时间的推移，连接器不断*杂质或磨损，一些引脚可能会出现开路情况，这会扰乱电流的流动并导致电流挤向其余引脚。这些额外的电流会让连接器升温。为避免过热和可能的永久性损坏，USBType-C产品应能够监测这种情况，在需要清洁连接器时提醒用户，并降低电流消耗以降低温度。安全和优化用例想象一根电缆两端都没有USBType-C连接器，该如何应对？一旦有物体*，充电IC应能够检测到，分析电流*，并确定电缆是否合规。如果是USBType-C转USBType-C电缆，CC引脚将直通电缆，供电端电源上拉，然后接收端（带充电器IC）下拉。如果是传统的Type-A转Type-C电缆，CC电压将通过一个电阻上拉至VBUS。但就在几年前，还有很多这类电缆是不合规的（例如用错电阻或CC引脚与输入电压短路）。这导致CC*或芯片检测到比实际电流更高的电流，这意味着具有mA电流能力的供电端可能通过电缆告知了3A的电流能力。MP等器件将可以应对这些问题，该器件可以检测这些电缆是否不合规，并正确设置输入电流*（见图5）。下面将详细介绍该器件。图5:MP功能特性一个安全且合规的解决方案应包含充电器IC、OVP芯片和CC*芯片（或检测CC引脚的芯片）。部分制造商为了降低成本省略了接收端的CC引脚检测和OVP芯片。尽管这样也能为接收端提供电源，但却不能保证所连接产品的安全性。此外，也不能用于DRP应用。MPS产品MPS一直引领着USBType-C充电与电源管理领域的趋势，并提供涵盖范围广泛的USB应用解决方案。我们的目标不仅是满足USBType-C最低限度的实现要求，而是在合规性、安全性和功能性等方方面面都具备额外的优势。USBType-C应用与MPS产品支持USBType-C的电源管理IC应根据特定应用而选择。通常，这些产品可分为两类：≤W的应用和超过W的应用。对于功率≤W的应用，产品包括智能*、商业销售(POS)*、扬声器、电子烟、*、智能手表和部分平板电脑。这些产品不一定需要符合USBPD标准，它们可以简单地依靠CC*来确定电流水平和器件的电源角色。无需支持USBPD可以降低成本，因为无论供电端和接收端都不需要额外的PD*IC。大多数功率小于W的产品都使用单节电池或并联的多节电池。这些产品可以是接收端、供电端或者双角色电源解决方案，如下所述：1.纯接收端：只需要充电的应用，可以使用单向、5V、W的充电器IC为电池充电并完成接收端CC**作。MP是这类应用的绝佳选择。2.纯供电端：包括电源和车载充电器。这类应用不需要电池，只需要一个5V稳压器和一个供电端CC*。3.双角色电源(DRP)：DRP解决方案是双向的，这意味着它既可以汲取电量也可以提供电量。MP就是一款双向5V、W充电器IC，它既可以为电池充电，也可以提供5V输出和DRPCC*。对于功率大于W的应用，如笔记本电脑、移动电源、大型扬声器、电动工具、医疗设备以及高端智能*和平板电脑，则需要支持USBPD。这类解决方案提供DRP，并通常分为两大类：1.单电池USBPD：单电池（或多节电池并联）USBPD方案一般用于≤W的中高端定位器、平板电脑和移动电源。MP降压充电器IC专为这些应用而设计。具体详细信息，请参阅MPUSBPD参考设计。2.2至4节串联电池USBPD：多节电池串联的USBPD解决方案通常用于需要W以上功率的笔记本电脑、平板电脑、游戏设备、医疗设备和移动电源。这些应用需要升降压充电器IC，例如MP或MP，它们均可用于创建完整的USBPD解决方案。MPMP是一款高度集成的5V开关模式电池充电器IC，适用于锂离子和锂聚合物电池。该器件提供窄电压直流(NVDC)电源路径管理功能，能够提供高达5A的充电电流。它完全符合USBType-C1.3标准，并提供集成的CCDRP*，用于源（供电端）模式或接收端模式下的双向W调节。MP还在VBUS引脚上集成了VOVP，在CC引脚上集成了VOVP，同时提供一个I2C接口用于灵活配置参数。同类WDRPUSBType-C方案都需要单独的充电器IC、DRPCC*，以及VBUS和CC引脚的OVPIC。MP则将这三种功能都集成在一个芯片中，最大限度地节省了占位面积和成本（见图6）。图6:传统解决方案与MP此外，MP还支持高级USBType-C功能，因而更加合规、安全且高度优化。这些功能包括连接器温度监测、连接器湿度检测、不合规传统电缆检测，以及支持可优化传统充电适配器的BC1.2。MP尺寸小并完整集成了USBType-C的所有功能，非常适合单电池USBType-C应用。MPMP是一款V、4.5A开关模式电池充电IC，它具有NVDC电源路径管理功能，并集成了模数转换器(ADC)和I2C接口。采用MP和外部USBPD*可以为USBPD应用提供完整的解决方案（请参阅参考设计），同时还符合USBPD3.0规范。该设计提供了一个DRPUSBType-C端口，允许双向供电并可在接收端模式下实现快充。当存在USB输入时，充电器被配置为接收端并为电池充电。如果USBPD接收端连接到该端口，则充电器充当供电端，并用电池作为电源提供稳定的输出电压。MPPD设计可实现高达W的PD快充。此外，MP还集成了一个输入阻断FET，这样就可以选择使用一个额外的USBPD输入FET，从而降低BOM成本并减小PCB尺寸。该设计适用于任何想要利用USBPD实现快充的单电池应用。MPandMPMP是一款V、6A升降压充电IC，它具有NVDC电源路径管理功能，适用于1至4节串联电池组。该器件具有4个集成开关FET、ADC和I2C接口，可提供极为紧凑的解决方案。它可以在升压模式、降压模式和升降压模式下运行，具体取决于输入和电池电压；通过反向*作，该器件可以在供电端模式下通过电池为输入供电。MP电池充电器IC在SPR电压和电流水平满量程范围内均符合USBPDDRP*作要求。MP与MP引脚对引脚兼容，但针对不需要NVDC电源路径管理的应用进行了优化，例如移动电源、电动工具和电池备份产品。这两款器件均采用了CCG*AUSBPD*来创建完整的USBPD解决方案（见图7）。该解决方案包含一个可双向*作的DRPUSBType-C端口。如果*适配器，该端口可以充当接收端，并为电池充电；如果**，则该端口可以作为供电端，通过电池为USB供电。这两个部件均可通过I2C接口进行配置，因而更加灵活。该设计非常适合扬声器、平板电脑、医疗设备、商业销售(POS)*、无人机和*头等应用。图7：MP的USBPD解决方案结语USBType-C连接器（也称为USB-C连接器）用途广泛，比旧款连接器尺寸小很多，而且向后兼容传统USB标准，并可提供高达W的功率。通过遵循USBType-C和USBPD规范并根据本文讨论的优化措施，制造商将帮助保持产品之间的互*作性，提供可延长产品使用寿命的保护措施，并为欧盟减少电子垃圾的目标做出贡献。在欧盟颁布通用充电器新规之前，MPS就一直致力于开发面向广泛USBType-C和USBPD应用的充电器IC和电池管理设备。随着USBType-C连接器在全球范围内变得越来越普遍，便携式应用的买家和制造商们必将获益于我们丰富的产品系列。 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