硬件设计-TYPE-C电路设计
目录
- 硬件设计-TYPE-C电路设计
- 1.引脚说明
- 2.设计架构
- 3.电路设计要点
1.引脚说明
由于USB2.0的数据率最高只有480Mbps, 可以不考虑信号走线的阻抗连续性，USB2.0的D+/-信号可以不被MUX控制而直接从主控芯片走线，然后一分二连接至USB Type-C插座的两组D+/-管脚上。
但USB3.0或者USB3.1的数据率高达5Gbps或者10Gbps，如果信号线还是被简单地一分二的话，不连续的信号线阻抗将严重破坏数据传输质量，因此必须由MUX切换来保证信号路径阻抗的一致性，以确保信号传输质量。
- 检测 USB 端口的连接
DFP为Host端，UFP 为device端。在DFP的CC pin会有上拉电阻Rp，在UFP会有下拉电阻Rd。在DFP与UFP未连接之前，DFP的VBUS是没有输出的。当DFP与UFP连接后，CC pin相接，DFP的CC pin 侦测到UFP pulldown Rd，表示接到Device，DFP便打开VBUS的FET开关，输出VBUS电源给UFP。
- 检测正反插
由于Type-C是支持正反插，CC pin被用来侦测正反插，从DFP的角度来看，当CC1接到Pulldown就是正插，如果是CC2接到Pulldown就是反插。在侦测完正反插后，就会输出相对应的USB信号，例如CC1对应的是SSTX1与SSRX1。下图的右边整合了MUX，由于USB 3.1的data rate高达10 Gbps，为了避免PCB的走线出现分支，所以正反插进来的信号会由MUX来切换，正插时：切换到SSRX1&SSTX1，反插时：切换到SSRX2&SSTX2
- PD充电检测
USB PD的功能还需要有USB PD Phy chip来完成Protocol沟通，而Protocol信号是载在两端连接的CC pin上。沟通方式是通过双相标记编码（BMC）编码。
- 数据线上的Ra
带电子标签的线缆，其中一个CC管脚被更名为VCONN，用于给电子标签芯片供电。这个VCONN管脚与GND之间需要一个Ra电阻，这个电阻值范围是800Ω~1.2KΩ。
如果其中一个CC引脚上检测到有效的Rp/Rd连接，则VCONN电源可以接到另一个对应的CC引脚。
如果其中一个CC引脚上检测到有效的Rp/Rd连接，先检查另一个CC引脚是否也有Rp/Ra连接，然后再提供VCONN。
先检测是否有Ra存在，如果有说明需要Vconn供电，此时再提供Vconn。检测过程不需要Vconn存在。
注意，每一个CC引脚内部都有一个开关，轮训CC和VCONN功能，下图是一个典型的连接方式：
- 手机都是DRP
现实中，我们的手机都是DRP，既能做DFP，又能做UFP，那么是如何切换呢？
DRP在待机模式下每50ms在DFP和UFP间切换一次。当切换至DFP时，CC管脚上必须有一个上拉至VBUS的电阻Rp或者输出一个电流源，当切换至UFP时，CC管脚上必须有一个下拉至GND的电阻Rd。此切换动作必须由CC Logic芯片来完成。当DFP检测到UFP插入之后才可以输出VBUS，当UFP拔出以后必须关闭VBUS。此动作必须由CC Logic芯片来完成。下面是一个CC逻辑芯片框图，CC上有一个开关，在不断切换功能。
- 模拟耳机
协议要求模拟耳机转接线上把两个CC引脚直接接到GND（必须小于Ra）。
2.设计架构
TYPE-C接口需要有两组USB3.0的发送和接收差分对。
TYPE-C接口可以通过MUX复用器芯片进行桥接，通过芯片检测CC1还是CC2
还可以有多路U3通道的情况下通过两路U3通道
全功能的TYPE-C不仅包含了U3通道，还包括了DP显示接口。中间通过MUX芯片进行识别与判断。
SUB线缆在使用DP接口是，化身为AUX_P/AUX_N差分引脚。
TYPE-C快充解决方案
CC检测方案
3.电路设计要点
- AC耦合电容放置在TX端
- 对外接口处的ESD芯片必须要有
- 机壳地与数字地隔离
- 注意P与N的线序不能接反
- CCI CC2的上下拉电阻
- 数据线上的滤波电感必不可少
- 差分90R走线，参考层完整，等长布线
- TX 信号对上的电容器应尽可能靠近 USB Type-C 连接器放置
- CC信号应作为单端走线布线，阻抗为50Ω。不要将 CC 信号作为差分对路由。CC信号很敏感，因此它们的布线应没有全板短截线。CC信号不得跨平面分裂，因为这会导致不可预测的返回路径电流，这可能会导致信号完整性问题以及EMI问题。