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双Type-C口移动电源方案

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#技术资源#
随着智能设备不停的更新迭代,生活里可以说是处处都有智能设备的身影,要说现代人最离不开的智能设备应该是手机,除了睡觉以外的时间,基本是跟手机形影不离,这不仅是因为需要手机接收信息联络沟通,最主要还是因为如今的手机功能强大,工作娱乐都离不开它。

像手机,平板,蓝牙无线耳机这类设备,电池容量都是有限的,虽然厂商在考虑重量的前提下不停得扩充电池容量,但使用频率过多还是不够用,特别是游戏的电量消耗特别大,高画质的3D游戏再开启120帧率模式,基本几小时就能电量耗尽,为了解决这个问题,移动电源产品应运而生。

最开始的充电宝,只有USB-A接口,后续增加Micro-USB接口,再到现在的type-c接口,功率从开始的5W(5V1A)发展到如今100W(20V5A),集成了PD,QC,AFC,Apple2.4A等等快充协议,并且还增加Qi无线充电,DC输出等功能,可以说是麻雀虽小五脏俱全。

笔者就type-c的PD协议展开论述,由于USB-C端口、USB PD快充协议是近几年才推出的,所以在之前推出的SOC或MCU必然没有集成USB PD快充协议,也不支持USB Type-C的逻辑识别功能,也就无法实现USB Type-C端口快充等功能,因为快充等功能的实现都需要依靠USB Type-C的识别和相关协议的沟通。
那么这些SOC或MCU将面临市场的淘汰和资源的浪费。而且研发新的集成USB PD、QC等的SOC或MCU,开发周期长,成本高,足以让不少芯片原厂止步,而且有的设备需要多个USB -C口(比如苹果公司推出的Macbook Pro笔记本就有4个USB-C口),更是加大了研发难度。那么有没有简单的方法解决以上的困境?答案是有,就是采用TCPC芯片。

TCPC英文全称是USB Type-C Port Controller,即USB Type-C 端口控制器,TCPC是一个功能控制模块,包括VBUS和VCONN电源控制、USB Type-C CC逻辑以及USB PD通信 BMC物理层和部分协议层等。
TCPC重点在“控制”,是USB Type-C控制器,负责控制底层通信的实施,包括出错重发机制。TCPM重点在“管理”,是USB Type-C管理器,负责管理一个或多个USB Type-C端口的上层策略。TCPM和TCPC之间的连接的接口叫做TCPCI,是两者之间的桥梁,可采用I2C(或SMbus)方式进行沟通。

以type-c多口移动电源为例,MCU 通过 I2C/SMbus 的方式控制两个 LDR6280,可以实现两个 Type-C 口支 持 PD 和 QC 快充协议,并且实现充电和放电。
TCPM 和 TCPC 的配合这种方案解决了多个 USB Type-C 口之间的协调管理问题。

TCPM 通过 I2C/SMbus 的方式,根据设备地址可与多个 TCPC(LDR6280)通信,来配置初始为 DFP(Type-C DRP Try.SRC)、UFP(Type-C DRP Try.SNK)或者 DRP。TCPC(LDR6280)和对方端口建立连接后,报告给 TCPM。 TCPM 进行 USB PD 通信的策略管理,TCPC 实现具体的通信过程。

LDR6280 是乐得瑞科技研发的一款单端口 USB Type-C 控制器,支持 Source,Sink,或 DRP 模式,也支 持 Type-C DRP Try.SRC 和 Type-C DRP Try.SNK 模式,为平板电脑、显示器、移动电源等应用提供了完整的 USB Type-C 和 USB Power Delivery 端口控制解决方案。LDR6280 可以通过 UART 或者 I2C 方式在线升级,来 更新芯片的固件。其中 I2C 升级方式可用于实现 SOC 对 LDR6280 进行固件更新。




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