TUSB320：USB Type - C配置通道邏輯與端口控制解決方案

在現(xiàn)今的電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，USB Type - C接口因其可逆性、高功率傳輸和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各類設(shè)備。TUSB320作為一款針對USB Type - C接口的配置通道邏輯和端口控制器，為設(shè)備設(shè)計(jì)帶來了諸多便利。下面我們就來深入了解一下這款器件。

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一、TUSB320概述

TUSB320支持USB Type - C規(guī)范1.1，并且與USB Type - C規(guī)范1.0向后兼容。它能夠支持高達(dá)3A的電流通告和檢測，可配置為下游端口（DFP）、上游端口（UFP）或雙角色端口（DRP），適用于主機(jī)、設(shè)備、雙角色端口等多種應(yīng)用場景，如手機(jī)、平板電腦、筆記本和USB外設(shè)等。

二、主要特性

2.1 兼容性與電流支持

• 規(guī)范兼容：兼容USB Type - C規(guī)范1.1，向后兼容1.0，確保了與市場上多種設(shè)備的互操作性。
• 電流通告與檢測：支持高達(dá)3A的電流通告和檢測，滿足不同設(shè)備的供電需求。

2.2 端口與模式配置

• 端口模式：可通過PORT引腳配置為DFP、UFP或DRP模式，具有很強(qiáng)的靈活性。
  • DFP模式：通過將PORT引腳拉高至$V_{DD}$，設(shè)備初始通告默認(rèn)USB Type - C電流，可通過I2C調(diào)整電流。但不能與USB Type - C 1.0的DRP設(shè)備兼容。
  • UFP模式：將PORT引腳拉低至GND，設(shè)備持續(xù)在CC引腳呈現(xiàn)下拉電阻，監(jiān)測CC引腳電壓以檢測DFP的電流通告。
  • DRP模式：PORT引腳不連接，設(shè)備在DFP和UFP模式之間切換。
• 類型C電流模式：默認(rèn)電流通告為500mA（USB 2.0）或900mA（USB 3.1），可通過I2C寄存器提供1.5A的中等電流或3A的高電流。

2.3 附件支持

• 音頻附件：支持被動音頻適配器和充電音頻適配器，通過檢測CC引腳電阻或使用INT_N/OUT3引腳來檢測音頻附件。
• 調(diào)試附件：支持調(diào)試附件，但在DRP或UFP模式下不支持充電調(diào)試附件。

2.4 控制方式

• I2C和GPIO控制：通過ADDR引腳可配置為I2C通信或GPIO輸出模式，滿足不同的控制需求。

2.5 電壓檢測

• VBUS檢測：用于確定UFP的連接和斷開、進(jìn)入和退出附件模式，以及解決DRP模式下的角色問題。

三、詳細(xì)規(guī)格

3.1 絕對最大額定值

• 供電電壓：$V_{DD}$范圍為 - 0.3V至6V。
• 控制引腳：PORT、ADDR等引腳電壓范圍為 - 0.3V至$V_{DD}$ + 0.3V。
• 存儲溫度： - 65℃至150℃。
• 結(jié)溫： - 40℃至105℃。

3.2 ESD評級

• 人體模型（HBM）：±7000V。
• 帶電設(shè)備模型（CDM）：±1500V。

3.3 推薦工作條件

• 供電電壓范圍：$V_{DD}$為2.7V至5V。
• 系統(tǒng)VBus電壓：4V至28V。
• 工作溫度范圍：TUSB320I為 - 40℃至85℃，TUSB320為0℃至70℃。

3.4 電氣特性

• 功耗：不同模式下的電流消耗在100μA左右，待機(jī)時泄漏電流為1.7μA。
• CC引腳電阻：死電池模式下拉電阻為4.1kΩ至6.1kΩ，UFP或DRP模式下拉電阻為4.6kΩ至5.6kΩ。
• 控制引腳電壓：不同電平的輸入電壓和電流有明確的范圍。

3.5 時序要求

I2C通信的各種時序參數(shù)，如數(shù)據(jù)建立時間、保持時間、時鐘頻率等都有詳細(xì)規(guī)定。

3.6 開關(guān)特性

包括CC1和CC2引腳的去抖時間、DRP模式的占空比等參數(shù)。

四、功能模式

4.1 未連接模式

這是設(shè)備的主要工作模式，$V_{DD}$可用，所有IO和I2C可操作。設(shè)備啟動后進(jìn)入此模式，可通過I2C更改模式配置。

4.2 活動模式

端口連接時進(jìn)入此模式，所有GPIO可操作，I2C可讀寫。設(shè)備通過ID引腳或其他引腳通知連接狀態(tài)，在特定條件下退出此模式。

4.3 死電池模式

$V_{DD}$不可用，CC引腳默認(rèn)下拉電阻。退出此模式時，軟件需執(zhí)行特定序列。

4.4 關(guān)機(jī)模式

$V_{DD}$可用，但EN_N引腳拉高，設(shè)備處于低功耗狀態(tài)。

五、應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

5.1 應(yīng)用信息

TUSB320可用于源應(yīng)用（DFP）或匯應(yīng)用（UFP），能檢測設(shè)備連接、類型、電纜方向和電源能力。

5.2 典型應(yīng)用

5.2.1 DRP模式I2C配置

• 設(shè)計(jì)要求：$V_{DD}$范圍為2.75V至5V，使用I2C模式，ADDR引腳拉低，PORT引腳不連接，不支持關(guān)機(jī)。
• 詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟：連接$V_{DD}$和電容，配置ADDR引腳，上拉SDA和SCL引腳，連接VBUSDET引腳，根據(jù)模式調(diào)整$V{BUS}$電容。

5.2.2 DFP模式I2C配置

• 設(shè)計(jì)要求：$V_{DD}$為5V，使用I2C模式，ADDR引腳拉低，PORT引腳拉高，不支持關(guān)機(jī)。
• 詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟：與DRP模式類似，但需滿足DFP模式下的$V_{BUS}$電容要求。

5.2.3 UFP模式I2C配置

• 設(shè)計(jì)要求：$V_{DD}$為5V，使用I2C模式，ADDR引腳拉低，PORT引腳拉低，不支持關(guān)機(jī)。
• 詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟：同樣需滿足UFP模式下的$V_{BUS}$電容要求。

5.3 初始化設(shè)置

設(shè)備的上電序列包括系統(tǒng)上電、$V_{DD}$斜坡上升、I2C供電上升、確定端口模式、監(jiān)測連接等步驟。

六、電源供應(yīng)與布局建議

6.1 電源供應(yīng)

TUSB320的電源供應(yīng)范圍為2.7V至5V，可由電池系統(tǒng)供電。

6.2 布局準(zhǔn)則

• 避免多余走線：連接多點(diǎn)時避免產(chǎn)生多余走線，控制走線長度。
• 電容放置：在$V_{DD}$引腳附近放置100nF電容。

七、設(shè)備與文檔支持

7.1 文檔更新通知

可在ti.com上訂閱設(shè)備文檔更新通知。

7.2 支持資源

TI E2E?支持論壇提供快速的設(shè)計(jì)幫助和技術(shù)解答。

7.3 商標(biāo)說明

明確了相關(guān)商標(biāo)的歸屬。

7.4 ESD注意事項(xiàng)

提醒工程師在處理集成電路時要注意靜電放電問題。

八、總結(jié)

TUSB320是一款功能強(qiáng)大的USB Type - C配置通道邏輯和端口控制器，具有廣泛的兼容性、靈活的模式配置和豐富的附件支持。在設(shè)計(jì)USB Type - C接口的設(shè)備時，TUSB320能夠提供可靠的解決方案。但在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，合理配置引腳和寄存器，注意電源供應(yīng)和布局等問題，以確保設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。大家在使用TUSB320的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。