功耗低于競爭方案的20倍,封裝小達 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(píng)果的新一代MacBook到華為、三星等智能手機，USB Type-C為用戶(hù)帶來(lái)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”的難題。不僅如此，Type-C還支持快速充電、高效數據傳輸。據HIS報道，預計2019年基于USB Type-C的設備出貨量將會(huì )超過(guò)20億，占USB總市場(chǎng)容量的40％。美國市場(chǎng)研究公司ABI Research報告顯示,到2020年約一半的智能手機和93%的筆記本電腦將采用USB Type-C互聯(lián)，一根數據線(xiàn)便可以解決所有電子設備包括筆記本電腦、智能手機等的數據傳輸及充電的問(wèn)題。如此看來(lái)，USB Type-C未來(lái)成為多接口的終結者也不以為奇。
用戶(hù)得到了便利的體驗，而背后支撐這一實(shí)現的是技術(shù)的不斷突破，各大芯片廠(chǎng)商紛紛推出支持USB Type-C的方案，如何開(kāi)拓創(chuàng )新走在市場(chǎng)前沿成為供應商面臨解決的問(wèn)題。高能效創(chuàng )新者安森美半導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(chēng)為完整方案，是因為安森美半導體提供包括從USB Type-C控制器和PD控制器到電源開(kāi)關(guān)和超快速開(kāi)關(guān)、端口保護、轉接驅動(dòng)器、電源轉換等一條龍的方案，可實(shí)現低功耗、小尺寸和更簡(jiǎn)化的設計,其功耗低于競爭方案的20倍,封裝小達 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。而相對于設計人員，安森美半導體的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標準，易于設置和配置，支持固件／提供驅動(dòng)器用于和嵌入式控制平臺。值得一提的是國內第一款支持USB Type-C的手機就是采用了安森美半導體的方案。
圖1：安森美半導體移動(dòng)市場(chǎng)高級現場(chǎng)應用工程經(jīng)理李文輝在媒體會(huì )上
為什么要選擇安森美半導體的USB Type-C方案？
安森美半導體移動(dòng)市場(chǎng)高級現場(chǎng)應用工程經(jīng)理李文輝表示：“安森美USB Type-C方案實(shí)現業(yè)界最低功耗和最小封裝�！彪S后李先生解釋到，一般情況下，手機出廠(chǎng)自帶一半的電量，長(cháng)時(shí)間沒(méi)有出貨電流會(huì )逐漸耗盡，直接影響用戶(hù)體驗，因此這個(gè)空載待機功耗很重要，市場(chǎng)上其他競爭方案為50uA或110uA,而安森美半導體的待機電流僅有5uA。此外，李先生還表示，現今手機越來(lái)越輕薄，但電池需求越來(lái)越大的容量，安森美半導體的USB Type-C方案里采用WLCSP和MLP封裝，實(shí)現1.2X1.3mm，而市場(chǎng)上基于ＭＣＵ的方案則需要6Ｘ6mm封裝，這樣一來(lái)，便為手機節省了很大的空間。
圖2：安森美半導體完整的USB Type-C和USB－PD方案實(shí)現業(yè)界最低功耗和最小封裝
圖3：安森美半導體完整的USB Type C和USB－PD方案及競爭優(yōu)勢
為什么需要轉接驅動(dòng)器？
在安森美半導體的完整方案中，有這樣一個(gè)器件叫“轉接驅動(dòng)器”，這個(gè)器件究竟起到了什么作用呢？李先生說(shuō)到，在數據傳輸方面，USB Type-C可以取代通用接口如VGA、HDMI等不同標準，在USB3.0和Type C環(huán)境下傳輸速率可達到5Ｇbps或10Gbps，這便需要用到轉接驅動(dòng)器來(lái)減少碼間串擾，防止不想要的信號失真而影響傳輸，以符合USB3.0X眼圖高度和總抖動(dòng)規范。相比市場(chǎng)上其它同類(lèi)產(chǎn)品，安森美半導體一個(gè)器件可同時(shí)支持USB3.15Ｇbps和10Gbps的數據率，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體。另外，USB線(xiàn)纜越長(cháng)，信號會(huì )越弱，在線(xiàn)里增加轉接驅動(dòng)器后，可用來(lái)增強信號的性能。換句話(huà)說(shuō)，線(xiàn)纜長(cháng)度和性能將推動(dòng)對轉接驅動(dòng)器和高質(zhì)量互聯(lián)的需求。
圖4：安森美半導體單通道轉接驅動(dòng)器與競爭器件的對比
圖5：安森美半導體信號調節FR4性能
此外，李先生還提到，在10Gbps USB3.1超高速開(kāi)關(guān)方面，安森美半導體的FUSB340作為小的分立方案可用于手機平板電腦、筆記本電腦所需的可正反逆插的Type-C USB 3.1連接器。而安森美半導體的ESD8704可用于保護超高速線(xiàn)路，EDSD7471用來(lái)保護低速和輔助線(xiàn)路。
低于競爭方案20倍的功耗是如何做到的呢？李先生強調說(shuō)，一方面安森美半導體在整套方案中沒(méi)有采用基于MCU的控制器，而采用的是狀態(tài)機，不需要跑核，省去了基體內存;另一方面安森美半導體擁有自己的工廠(chǎng)，有獨特的工藝。
細數安森美半導體USBＴype-C的不同應用
目前在智能手機、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)插槽支持超高速數據；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超高速數據通道，高保真音頻；在計算機方案中具有多個(gè)雙角色端口，實(shí)現超高速數據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(méi)有超高速數據，李先生說(shuō)到在適配器中控制器以MCU為主，原因是USB-PD和Type-C的標準一直在變化，采用新技術(shù)可能會(huì )導致標準上的不統一而造成一定的浪費。
安森美半導體USB Type-C方案優(yōu)勢在哪里？
李先生總結到安森美半導體的USB Type-C方案優(yōu)勢如下：
• 空載時(shí)超低功耗
• 靈活配合標準變化
• DFP、UFP、DRP 角色支持
• 有源電纜檢測和功率支持
• 采用WLCSP和MLP封裝、小至1.2 x 1.3 x 0.4 mm的小型方案
• 支持自適應充電和供應商定義的消息傳遞
• 音頻和調試配件檢 |
