功耗低于竞争方案的20倍,封装小达 95%
尽管USB Type-A和Type-B的使用还要存在一段时间，但USB Type-C已悄然走进人们的生活。从苹果的新一代MacBook到华为、三星等智能手机，USB Type-C为用户带来的是更高性能和更多的便利。它所支持的正反插，完美的解决了之前“USB插不准”的难题。不仅如此，Type-C还支持快速充电、高效数据传输。据HIS报道，预计2019年基于USB Type-C的设备出货量将会超过20亿，占USB总市场容量的40％。美国市场研究公司ABI Research报告显示,到2020年约一半的智能手机和93%的笔记本电脑将采用USB Type-C互联，一根数据线便可以解决所有电子设备包括笔记本电脑、智能手机等的数据传输及充电的问题。如此看来，USB Type-C未来成为多接口的终结者也不以为奇。
用户得到了便利的体验，而背后支撑这一实现的是技术的不断突破，各大芯片厂商纷纷推出支持USB Type-C的方案，如何开拓创新走在市场前沿成为供应商面临解决的问题。高能效创新者安森美半导体近日在媒体交流会上分享了其完整的USB Type-C的方案。之所以被称为完整方案，是因为安森美半导体提供包括从USB Type-C控制器和PD控制器到电源开关和超快速开关、端口保护、转接驱动器、电源转换等一条龙的方案，可实现低功耗、小尺寸和更简化的设计,其功耗低于竞争方案的20倍,封装小达 95%。这些方案包括双角色端口 (DRP)、下行端口 (DFP) 和上行端口 (UFP) 的实施和配件连接检测。而相对于设计人员，安森美半导体的USB Type-C 全套方案具灵活和易于集成的特性，支持最新的USB Type-C标准，易于设置和配置，支持固件／提供驱动器用于和嵌入式控制平台。值得一提的是国内第一款支持USB Type-C的手机就是采用了安森美半导体的方案。
图1：安森美半导体移动市场高级现场应用工程经理李文辉在媒体会上
为什么要选择安森美半导体的USB Type-C方案？
安森美半导体移动市场高级现场应用工程经理李文辉表示：“安森美USB Type-C方案实现业界最低功耗和最小封装。”随后李先生解释到，一般情况下，手机出厂自带一半的电量，长时间没有出货电流会逐渐耗尽，直接影响用户体验，因此这个空载待机功耗很重要，市场上其他竞争方案为50uA或110uA,而安森美半导体的待机电流仅有5uA。此外，李先生还表示，现今手机越来越轻薄，但电池需求越来越大的容量，安森美半导体的USB Type-C方案里采用WLCSP和MLP封装，实现1.2X1.3mm，而市场上基于ＭＣＵ的方案则需要6Ｘ6mm封装，这样一来，便为手机节省了很大的空间。
图2：安森美半导体完整的USB Type-C和USB－PD方案实现业界最低功耗和最小封装
图3：安森美半导体完整的USB Type C和USB－PD方案及竞争优势
为什么需要转接驱动器？
在安森美半导体的完整方案中，有这样一个器件叫“转接驱动器”，这个器件究竟起到了什么作用呢？李先生说到，在数据传输方面，USB Type-C可以取代通用接口如VGA、HDMI等不同标准，在USB3.0和Type C环境下传输速率可达到5Ｇbps或10Gbps，这便需要用到转接驱动器来减少码间串扰，防止不想要的信号失真而影响传输，以符合USB3.0X眼图高度和总抖动规范。相比市场上其它同类产品，安森美半导体一个器件可同时支持USB3.15Ｇbps和10Gbps的数据率，眼高增加20％，抖动降低20％。而其它方案仅支持5Ｇbps，且眼高和抖动方面都不及安森美半导体。另外，USB线缆越长，信号会越弱，在线里增加转接驱动器后，可用来增强信号的性能。换句话说，线缆长度和性能将推动对转接驱动器和高质量互联的需求。
图4：安森美半导体单通道转接驱动器与竞争器件的对比
图5：安森美半导体信号调节FR4性能
此外，李先生还提到，在10Gbps USB3.1超高速开关方面，安森美半导体的FUSB340作为小的分立方案可用于手机平板电脑、笔记本电脑所需的可正反逆插的Type-C USB 3.1连接器。而安森美半导体的ESD8704可用于保护超高速线路，EDSD7471用来保护低速和辅助线路。
低于竞争方案20倍的功耗是如何做到的呢？李先生强调说，一方面安森美半导体在整套方案中没有采用基于MCU的控制器，而采用的是状态机，不需要跑核，省去了基体内存;另一方面安森美半导体拥有自己的工厂，有独特的工艺。
细数安森美半导体USBＴype-C的不同应用
目前在智能手机、平板电脑中，USB Type-C主要用于充电接口，支持USB-PD和快充，通常仅一个插槽支持超高速数据；在USB-PD、充电、超高速、音频方案中支持USB-PD和Type-C，具有高电流充电，10Ｇhz超高速数据通道，高保真音频；在计算机方案中具有多个双角色端口，实现超高速数据和作为宽范围的电源输入/输出端口；在旅行适配器和壁式插座上仅有源原和PPS－可编程的电源，没有超高速数据，李先生说到在适配器中控制器以MCU为主，原因是USB-PD和Type-C的标准一直在变化，采用新技术可能会导致标准上的不统一而造成一定的浪费。
安森美半导体USB Type-C方案优势在哪里？
李先生总结到安森美半导体的USB Type-C方案优势如下：
• 空载时超低功耗
• 灵活配合标准变化
• DFP、UFP、DRP 角色支持
• 有源电缆检测和功率支持
• 采用WLCSP和MLP封装、小至1.2 x 1.3 x 0.4 mm的小型方案
• 支持自适应充电和供应商定义的消息传递
• 音频和调试配件检 |
