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USB-C PD 快速角色交换 – 消费者体验不间断

2018-12-12
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没人喜欢中断,尤其不愿意我们钟爱的媒体设备中断。作为技术消费者,我们对设备有很高的期望。数据带宽和流媒体已经达到了我们习以为常的不间断地无缝传输媒体的水平。我们不愿容忍设备的中断和关机,特别对于最新和最牛的技术,有时会有点耗电。


USB-C™ 将作为未来的联接标准,满足用户使用通用连接器的体验。此外,USB-C™ 有一系列特性符合电力传输 (PD) 协议,从而提供更高功率的充电和超高速数据传输。虽然连接器一致性和更高性能的概念听起来很有吸引力,但对于产品开发人员来说,同时实现这些概念是很有挑战性的。


 


旋转对称的电缆支持设备提供电源或汲取电力。扩展坞或集线器等设备可以根据功率需求快速交换角色。想象一下这样的情况:一个扩展坞被插进一个墙上插座适配器中,而用户决定从这个扩展坞给其平板电脑充电。在这种情况下,壁式适配器为扩展坞供电,而扩展坞为平板电脑提供电源。如果墙壁适配器从墙上移除,整个系统需要响应电源的移除。适配器和平板电脑之间的电源供应将过渡到扩展坞从平板电脑汲取电力。在这一转变过程中,平板电脑上的数据不应中断而为用户带来不便。由于像这样的情况,编写了 USB-C™ PD快速角色交换 (Fast Role Swap) 规范。


这不是新的场景,因为在称为 USB “On The Go (OTG)” 的 USB2.0中有一个类似的功率协商规范。旧的 OTG 规范支持两个设备不需要 PC 就进行通信。随着手持和便携式电子产品的激增,OTG 规范不再实用,分级的电力角色也不再适用。


USB-C™PD 规范的最新版本包括快速角色交换 (FRS) 规范,以确保在不中断数据传输的情况下及时进行电力角色交换。实现 FRS 的关键是在 USB-C™PD 规范规定的时间内改变电力源,从而使连接到扩展坞的设备不会瞬时断电或发生故障。


这可能是个挑战,因为电源管理集成电路 (IC) 往往很大,是电容性的,变化状态缓慢。产品设计人员必须选择符合 FRS 时序要求的 USB-C™PD 控制器和电源开关。像安森美半导体的 FUSB307B 这样的控制器自动处理紧急的电力传输功能,而不需要主机微处理器的缓慢插入或 USB-C™ 端口管理器。这是通过在扩展坞的控制器之间的 GPIO 通信,通过 USB-C™ 在设备与扩展坞之间的快速角色交换信令,以及 SRC/SNKB 引脚的及时转换以控制电源开关来实现的。

 


符合车规的变体版本 FUSB307BV 也可用作构建一个车用扩展坞。查看我们新的 USB PD 参考设计用于汽车应用。


支持 PD 的 USB-C™ 连接器可能会改变我们使用便携式设备和其他消费电子产品的方式。由于 FRS 这样的规范的深谋远虑,我们的设备可以无缝不间断地进行电力交换。


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