喜歡DIY的小伙伴對于接口方面的選擇,相信Type-C接口占比一定不會低,但苦于對C口的知識點掌握不夠,怕在使用的過程中出現(xiàn)設(shè)計上的錯誤,那今天核桃就和大伙好好聊一聊C口。
核桃個人在設(shè)計的時候也是比較喜歡使用Type-C接口,特別是一些小體積的DIY設(shè)備,主要考慮到以下幾個因素:
(1)現(xiàn)在很多的設(shè)備都是采用Type-C接口,對于充電線和數(shù)據(jù)線基本都是C口,隨便都能找出一根C口的線來給DIY的設(shè)備進行充電,非常方便。
(2)在同等體積小,支持的功率能去到100W都可以,相比其他接口優(yōu)勢明顯。
(3)采購方便,隨著日常設(shè)備的大量使用,C口的采購的是非常方便的。
(4)資料多而且豐富,遇到問題網(wǎng)上一查很多都能解決,對于開發(fā)比較友好。
(5)使用時不用區(qū)分正反面,使用更加方便。
在DIY中,我們用的最多的就是Type-C母座,平時接觸的手機充電線上面的是公頭,如下圖所示:
母座
公頭
我們接著看一下母座和公頭的管腳(24Pin)定義:
母座引腳定義
公頭引腳定義
在很多DIY中很少用到全功能的Type-C母座的,故很多廠家就推出了16P,14P,12P,6P的Type-C母座,其中最為常用的就是16P,本文就以16P來展開,其他的P數(shù)C口大同小異,這里通過一個表格做一下簡單的區(qū)分。
可以看得出來16P的和24P的C口區(qū)別在于:16P的少了TX1+,TX1-,RX1+,RX1-,TX2+,TX2-,RX2+,RX2-,這8個USB3.1高速引腳。
其中:
VBUS,GND為C口的主電源輸入管腳。
SUB1,SUB2為輔助通訊引腳,主要用在音視頻信號傳輸中,很多DIY都用不到,可以暫時不用去理解。
CC1,CC2功能較多,包括傳輸方向的確認,正反插入方向確認,電力協(xié)商,模式檢測與確認等。
D+,D- 是USB2.0的通訊引腳(也常標成DP和DN)。
在設(shè)計中,經(jīng)??吹絼e人的圖紙上的C口的CC1和CC2下拉5.1K的電阻,估計很多小伙伴都不知道其中的緣由,如下圖1所示:
圖1
在這里不得不提一下USB-IF(USB標準化組織),其中PD快充協(xié)議就是USB-IF制定的標準協(xié)議之一,目的很明顯,統(tǒng)一接口技術(shù),規(guī)范接口的使用。
如下圖是C口的總框架圖:
那到這里很多小伙伴就有疑問了,那QC協(xié)議又是啥?
QC是高通早期發(fā)布的快充協(xié)議,后來為了彌補QC快充中的一些缺陷才推出了PD,而PD中的CC1和CC2就是避免了QC協(xié)議對D+,D-的占用,使設(shè)備在快充的過程中也能正常傳輸數(shù)據(jù)。
那為什么一定5.1K呢?其他的阻值可以嗎?還有一定要加電阻嗎?
首先回答一下:一定要加電阻嗎?看下圖2所示:
圖2
圖2這張圖在理解C口的過程中是必不可少的,不要覺得是英文的就很難理解,我們重點關(guān)注幾個地方:
(1)DFP:主機端口。UFP:設(shè)備端口。Rp:上拉電阻。Rd:下拉電阻
(2)從圖2中可以知道,上拉電阻Rp設(shè)在DFP這端,下拉電阻Rd設(shè)在UFP這端。
(3)在DFP沒有和UFP連接之前,DFP控制MOS管關(guān)閉,VBUS沒有輸出。
(4)當DFP和UFP連接后,DFP就會檢測到CC的電壓被下拉電阻Rd進行分壓,從而控制MOS管導(dǎo)通,VBUS輸出電壓,為UFP供電。
(5)DFP就是通過檢測CC上的電壓來給UFP提供不同的電流。
在很多開源平臺上一些開源項目的原理圖很多C口都是沒有加下拉電阻,或者直接CC1和CC2同用一個電阻,這兩種方式都是不可取的。
曾經(jīng)樹莓派4的C口就是因為這個原因,導(dǎo)致和很多充電器出現(xiàn)兼容性問題。
接著再回答第二個問題:為什么是5.1K?而不是其他的阻值。
我們先看DFP的上拉電阻Rp,如下表格所示:
中文如下表格1所示:
表格1
如表格1所示,DFP的CC1和CC2是必須通過RP上拉至5V或者3.3V,或者也可以使用電流源上拉至1.7V~5.5V。
然后是UFP的下拉電阻Rd(USB-IF的標準文件截圖)
中文如下表格2所示:
表格2
從表格2中可以看得出來CC1和CC2都下拉一個5.1K的電阻到GND。
Type-C存在兩個電流模式分別是1.5A和3A,如下表格3所示:
表格3
從表格1中可以知道3.0A@5V情況下,上拉電阻Rp為10K,根據(jù)電阻分壓公式可得:
5V*5.1K/(5.1K+10K)=1.688V
由表格3可知1.688V在1.31V~2.04V之間,處于vRd-3.0,滿足要求。
Type-C的知識點比較多,由于篇幅有限,BMC碼,音視頻方面的講解就不在這里展開了,有興趣的小伙伴可以自行百度。
至于我們?nèi)粘J褂玫氖謾C的C口都是作為DRP
DRP:簡單的說就是既能作為DFP,又能作為UFP,都是依靠CC logic 芯片來進行控制與角色切換。
最后,和小伙伴們再聊一下“什么是電子標簽?”
在使用C口的時候,如果適配器和設(shè)備都支持100W的功率,那Type-C數(shù)據(jù)線也必須得支持100W,故60W以上的數(shù)據(jù)線必須集成“電子標簽”,也就是數(shù)據(jù)線上集成了芯片,故業(yè)內(nèi)稱“電子標簽”!
總結(jié):一般的應(yīng)用,如果板卡的供電電壓是5V,不需要PD芯片升壓的話,CC1和CC2下拉5.1K接地即可。
好了,今天就先寫到這吧!