功耗低于競(jìng)爭(zhēng)方案的20倍,封裝小達(dá) 95%
盡管USB Type-A和Type-B的使用還要存在一段時(shí)間，但USB Type-C已悄然走進(jìn)人們的生活。從蘋果的新一代MacBook到華為、三星等智能手機(jī)，USB Type-C為用戶帶來的是更高性能和更多的便利。它所支持的正反插，完美的解決了之前“USB插不準(zhǔn)”的難題。不僅如此，Type-C還支持快速充電、高效數(shù)據(jù)傳輸。據(jù)HIS報(bào)道，預(yù)計(jì)2019年基于USB Type-C的設(shè)備出貨量將會(huì)超過20億，占USB總市場(chǎng)容量的40％。美國(guó)市場(chǎng)研究公司ABI Research報(bào)告顯示,到2020年約一半的智能手機(jī)和93%的筆記本電腦將采用USB Type-C互聯(lián)，一根數(shù)據(jù)線便可以解決所有電子設(shè)備包括筆記本電腦、智能手機(jī)等的數(shù)據(jù)傳輸及充電的問題。如此看來，USB Type-C未來成為多接口的終結(jié)者也不以為奇。
用戶得到了便利的體驗(yàn)，而背后支撐這一實(shí)現(xiàn)的是技術(shù)的不斷突破，各大芯片廠商紛紛推出支持USB Type-C的方案，如何開拓創(chuàng)新走在市場(chǎng)前沿成為供應(yīng)商面臨解決的問題。高能效創(chuàng)新者安森美半導(dǎo)體近日在媒體交流會(huì)上分享了其完整的USB Type-C的方案。之所以被稱為完整方案，是因?yàn)榘采腊雽?dǎo)體提供包括從USB Type-C控制器和PD控制器到電源開關(guān)和超快速開關(guān)、端口保護(hù)、轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器、電源轉(zhuǎn)換等一條龍的方案，可實(shí)現(xiàn)低功耗、小尺寸和更簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì),其功耗低于競(jìng)爭(zhēng)方案的20倍,封裝小達(dá) 95%。這些方案包括雙角色端口 (DRP)、下行端口 (DFP) 和上行端口 (UFP) 的實(shí)施和配件連接檢測(cè)。而相對(duì)于設(shè)計(jì)人員，安森美半導(dǎo)體的USB Type-C 全套方案具靈活和易于集成的特性，支持最新的USB Type-C標(biāo)準(zhǔn)，易于設(shè)置和配置，支持固件／提供驅(qū)動(dòng)器用于和嵌入式控制平臺(tái)。值得一提的是國(guó)內(nèi)第一款支持USB Type-C的手機(jī)就是采用了安森美半導(dǎo)體的方案。
圖1：安森美半導(dǎo)體移動(dòng)市場(chǎng)高級(jí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程經(jīng)理李文輝在媒體會(huì)上
為什么要選擇安森美半導(dǎo)體的USB Type-C方案？
安森美半導(dǎo)體移動(dòng)市場(chǎng)高級(jí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程經(jīng)理李文輝表示：“安森美USB Type-C方案實(shí)現(xiàn)業(yè)界最低功耗和最小封裝。”隨后李先生解釋到，一般情況下，手機(jī)出廠自帶一半的電量，長(zhǎng)時(shí)間沒有出貨電流會(huì)逐漸耗盡，直接影響用戶體驗(yàn)，因此這個(gè)空載待機(jī)功耗很重要，市場(chǎng)上其他競(jìng)爭(zhēng)方案為50uA或110uA,而安森美半導(dǎo)體的待機(jī)電流僅有5uA。此外，李先生還表示，現(xiàn)今手機(jī)越來越輕薄，但電池需求越來越大的容量，安森美半導(dǎo)體的USB Type-C方案里采用WLCSP和MLP封裝，實(shí)現(xiàn)1.2X1.3mm，而市場(chǎng)上基于ＭＣＵ的方案則需要6Ｘ6mm封裝，這樣一來，便為手機(jī)節(jié)省了很大的空間。
圖2：安森美半導(dǎo)體完整的USB Type-C和USB－PD方案實(shí)現(xiàn)業(yè)界最低功耗和最小封裝
圖3：安森美半導(dǎo)體完整的USB Type C和USB－PD方案及競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)
為什么需要轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器？
在安森美半導(dǎo)體的完整方案中，有這樣一個(gè)器件叫“轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器”，這個(gè)器件究竟起到了什么作用呢？李先生說到，在數(shù)據(jù)傳輸方面，USB Type-C可以取代通用接口如VGA、HDMI等不同標(biāo)準(zhǔn)，在USB3.0和Type C環(huán)境下傳輸速率可達(dá)到5Ｇbps或10Gbps，這便需要用到轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器來減少碼間串?dāng)_，防止不想要的信號(hào)失真而影響傳輸，以符合USB3.0X眼圖高度和總抖動(dòng)規(guī)范。相比市場(chǎng)上其它同類產(chǎn)品，安森美半導(dǎo)體一個(gè)器件可同時(shí)支持USB3.15Ｇbps和10Gbps的數(shù)據(jù)率，眼高增加20％，抖動(dòng)降低20％。而其它方案僅支持5Ｇbps，且眼高和抖動(dòng)方面都不及安森美半導(dǎo)體。另外，USB線纜越長(zhǎng)，信號(hào)會(huì)越弱，在線里增加轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器后，可用來增強(qiáng)信號(hào)的性能。換句話說，線纜長(zhǎng)度和性能將推動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器和高質(zhì)量互聯(lián)的需求。
圖4：安森美半導(dǎo)體單通道轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器與競(jìng)爭(zhēng)器件的對(duì)比
圖5：安森美半導(dǎo)體信號(hào)調(diào)節(jié)FR4性能
此外，李先生還提到，在10Gbps USB3.1超高速開關(guān)方面，安森美半導(dǎo)體的FUSB340作為小的分立方案可用于手機(jī)平板電腦、筆記本電腦所需的可正反逆插的Type-C USB 3.1連接器。而安森美半導(dǎo)體的ESD8704可用于保護(hù)超高速線路，EDSD7471用來保護(hù)低速和輔助線路。
低于競(jìng)爭(zhēng)方案20倍的功耗是如何做到的呢？李先生強(qiáng)調(diào)說，一方面安森美半導(dǎo)體在整套方案中沒有采用基于MCU的控制器，而采用的是狀態(tài)機(jī)，不需要跑核，省去了基體內(nèi)存;另一方面安森美半導(dǎo)體擁有自己的工廠，有獨(dú)特的工藝。
細(xì)數(shù)安森美半導(dǎo)體USBＴype-C的不同應(yīng)用
目前在智能手機(jī)、平板電腦中，USB Type-C主要用于充電接口，支持USB-PD和快充，通常僅一個(gè)插槽支持超高速數(shù)據(jù)；在USB-PD、充電、超高速、音頻方案中支持USB-PD和Type-C，具有高電流充電，10Ｇhz超高速數(shù)據(jù)通道，高保真音頻；在計(jì)算機(jī)方案中具有多個(gè)雙角色端口，實(shí)現(xiàn)超高速數(shù)據(jù)和作為寬范圍的電源輸入/輸出端口；在旅行適配器和壁式插座上僅有源原和PPS－可編程的電源，沒有超高速數(shù)據(jù)，李先生說到在適配器中控制器以MCU為主，原因是USB-PD和Type-C的標(biāo)準(zhǔn)一直在變化，采用新技術(shù)可能會(huì)導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)上的不統(tǒng)一而造成一定的浪費(fèi)。
安森美半導(dǎo)體USB Type-C方案優(yōu)勢(shì)在哪里？
李先生總結(jié)到安森美半導(dǎo)體的USB Type-C方案優(yōu)勢(shì)如下：
• 空載時(shí)超低功耗
• 靈活配合標(biāo)準(zhǔn)變化
• DFP、UFP、DRP 角色支持
• 有源電纜檢測(cè)和功率支持
• 采用WLCSP和MLP封裝、小至1.2 x 1.3 x 0.4 mm的小型方案
• 支持自適應(yīng)充電和供應(yīng)商定義的消息傳遞
• 音頻和調(diào)試配件檢 |
