锂电池USB Type C接口介绍分析

USBType-C已不再是全新话题，这个USB介面协议，与常见用于笔记型电脑的Type-A或Android手机的Micro-B之间最大的差异，在于USBType-C援助正反插的规划。藉由24根脚位左上与右下对称的规划，到达正插与反插都有一半的脚位可正常动作。

Type-C运用率逐渐普及

最简略的USBType-C介面，援助USB2.0(表1中的D+与D-)，将高速信号对参加，援助USB3.1Gen1(5Gbps)或USB3.1Gen2(10Gbps)的传输速度(表1中的Tx+-与Rx+-)。

此外，USBType-C可透过PowerDelivery(以下简称PD)协议，将供电瓦数由原本的5V/3A向上进步至20V/5A。一起，PD2.0之后的版别参加了AlternativeMode(以下简称Alt-Mode)，透过Alt-Mode可从头界说表1的脚位界说，使USBType-C的接头除了传递材料、电源，还能传递印象资讯。

关于USBTypeC的功能剖析和介绍

USBType-C可兼顾材料、电源与印象的传输，因而，我们可从数款新发售的旗舰款手机、或最新的笔记型电脑发现，越来越多设备采用USBType-C的介面，成为一种趋势。以下文章将就2017年新发布的USBType-C标准，分为材料、电源与印象三个部分进行介绍。

USB3.2传输速率增至20Gbps

USB3.2于2017年9月发布版别1.0，USB3.2将一起运用USBType-C的两对高速信号线，使传输速度可到达USB3.1Gen2(10Gbps)的2倍(20Gbps)；曩昔，USB3.1Gen1或USB3.1Gen2只运用到一对高速信号线，可于旧有USBType-A介面传输，而新的USB3.2需要一起用到两对高速信号，因而只能适用于USBType-C介面，可说是专为USBType-C量身订做的标准进步。

USB3.2首要的特色在于，传输速度翻倍到达20Gbps，并可以让USB3.1Gen2的线长到达2公尺。在USBType-C的标准之中，两边都是USBType-C介面的标准线材里传输，USB3.1Gen2速度的线材长度要小于1公尺，而传输USB3.1Gen1速度的线材长度是小于2公尺。

透过USB3.2的技能，让5Gbps的速度一起走在两对高速信号，因而可让10Gbps的传输速度在2公尺内传递。而Hub的运用，跟着对上的传输频宽倍增，Hub的每一个下行口也有时机到达全载速度。

PPS标准满意快充需求接着探讨与电源相关的PPS

(ProgrammablePowerSupply)。泰尔实验室于2017年12月12日在东莞松山湖，举行快速充电技能标准与运用研讨会。

会中正式公布中华人民共和国通讯行业标准：「移动通讯终端快速充电技能要求和测验方法」。其间，明订当充电器与手机端皆为USBType-C介面时，唯一的充电协议应为PD，而PPS也是因应现在手机的快充需求而开发标准。

曩昔，人们为了缩短充电速度，藉由进步充电器的输出电压，以添加进入手机的充电瓦数。然而，由于手机内的降压线路将高压降转为低压的功率不高，导致手机充电有发热情形。

为处理此问题，期望能将手机内的降压线路移除，使充电器的输出直接接到手机电池端，输出可随电池电压的变化而调整，因而有PPS的界说。

PPS好像标准固定输出的PD，界说出四种标准电压：5V(可调3~5.9V)、9V(可调3~11V)、15V(可调3~16V)、20V(可调3~21V)，在每一组可调的电压范围内，受电方可依据供电的电流情况对电源供给器作最小20mV电压步径或50mA电流步径的调整。

假如再配合芯片厂商最新开发出用于设备端不同倍数的VoltageScaler，以3A的线材即可对电池作6A、9A或12A的大电流充电。

以USB芯片供给商威锋电子为例，该公司旗下专为充电器运用的USBType-CPDDFP芯片VP300，自身援助PD3.0和QC3.0协议，芯片内部整合TL431，可直接透过光耦元件反应给一次侧AC-DC的电源操控芯片。

除针对AC-DC所规划的TL431反应回路，VP300一起整合I2C与FB参考电压的回馈，可针对不同DC-DC的需求进行操控。内建5VLDO毋须外接电源线路，可让Vconn供给70mW的电源给E-Marker。

另外，在USBType-C的1.3版别，新增VconnPowerDevice(VPD)标准，VPD设备不只可承受由原本的Vbus供电，也能承受由Vconn供给的最低3V电压。最低3V的意图，在于移动式设备内常放置一颗锂电池，单颗锂电池的最低放电电压一般设定在3V。

曾经，透过USB接口的Vbus供电时，供电端须将电池电压透过升压线路升到5V，而受电端会将5V透过降压芯片降到3.3V或1.8V，给内部其他芯片运用，造成两边都进行电源转化而损失效能。

若能透过Vconn直接将电池的电压有用供给，毋需供电方或受电方放置其他的电源转化芯片，就可以大幅进步整体电源的转化功率。

至于前面所说到的E-Marker，放在两端都是USBType-C的线材之中，就像是线材的身分证，用以存储线材的材料，其包括可负载的电流(3A或5A)、USB速度(USB2.0或USB3.1)、线材的耐压等，而E-Marker所需的电源，是由供电方从Vconn之中所供给。

另一方面，2017年9月于温哥华所举行的USB开发者大会上，也有针对USB多口充的多口充进行介绍。多口充分为AssuredCapacityPorts与SharedCapacityPorts两个类型(图1)。

关于USBTypeC的功能剖析和介绍

图1USB多口充界说

图1所举的比如皆是总瓦数为60W的多埠口充电器，左面的多埠口充电器类型是AssuredCapacity，3个USBType-C口别离可供给30W/15W/15W，每个USBType-C埠口都可视为单一的充电口，与其他口的负载无关。

因而，每口的输出要能满意其标志的供给瓦数，而USB协会现在有针对USBType-C电源供给器供给认证，其标志是针对单一个USBType-C进行认证，可看到这个多口充获得30W认证。

图1右边的多口充电器类型则是SharedCapacity。此案例中单一口可到达27W的最大瓦数输出，但三个口加总的输出瓦数不可超越60W，而认证是针对单口进行认证，因而这个充电器是得到27W的认证。

接下来，以图2说明单一口最大27W，总瓦数60WSharedCapacity的动作原理。当第一个口被用掉24W后，60W剩下的瓦数是36W，仍超越每一口最大27W的需求，因而其余两口各单口最大仍可供给27W，接着第二个口用掉15W后剩余的瓦数为21W，最终一口所能供给的最大瓦数仅剩21W以满意总瓦数60W的需求。

关于USBTypeC的功能剖析和介绍

图2SharedCapacity原理

若将同样的三个设备移到图1左面AssuredCapacity的电源，会发现只有15W这个设备保证可获得足够瓦数，而另外的24W或21W的设备，会由于其间一个必须刺进15W的口，导致瓦数缺乏而只能有15W充电。假如30W的供电口被15W设备占住，将导致21W与24W的设备都只能得到15W供电。

2017年7月，DisplayPortAlt-Mode1.0b(DPAlt-Mode)仅针对既有的标准做了微幅更新，移除用GEN2_BR传递DisplayPort信号的PinAssignmentA与B，在终端运用上，不只是笔记型电脑，也不能发现手机厂开始利用DPAlt-Mode的运用产品(图3)。

关于USBTypeC的功能剖析和介绍

图3DPAlt-Mode示意图

Type-C结合替代模式印象传输更便当

2017年首要旗舰型手机例如三星(Samsung)S8/Note8、华为(Huawei)Mate10、HTCU11等都援助DPAlt-Mode，Samsung与Huawei并推出可透过手机USBType-C转出HDMI的配件。

手机经由USBType-C将印象信号投放至大萤幕，大萤幕上的画面不只仅是将手机上看到的画面放大，更经由从头规划，不管对接滑鼠的左右键操控、运用视窗的拖放等，都挨近我们以往在电脑或笔电的Windows运用经验。

经由这样的转接，大大扩展了手机因萤幕大小限制的运用，原本在手机端才能进行的追剧、玩游戏或回覆邮件都由于大萤幕的拓宽而得到更好的运用体验。

我们以为，这样的运用在未来会越来越广泛，不管家庭文娱或出差工作。可想像未来商务人士出差只需要携带一支手机，在客户端能透过USBType-C介面将简报材料投影至大萤幕进行介绍；而回到饭店，只要接入饭店所附的Type-C接头，就可以用饭店电视进行工作或观看戏曲，一起还可透过USBType-C对手机进行充电