设计基于FX3™/CX3的USB Type-C产品 - KBA218460

Version 3

    Version: **

     

    问题: 如何设计使用Type-C接口的基于FX3/CX3的产品?

     

    答案: USB Type-C接口的主要特性是支持正反插入并且可以提供高达100 W的电源。也就是说,USB Type-C线缆可以以任何方向 (上下) 接入,并且VBUS的电压可以高达20 V5 A。为了实现可翻转的接口,USB Type-C母口有额外一对USB数据线 (超高速率和高速率) 。此处应使用一个多路复用器根据Type-C口插入的方向选择正确的USB数据线对。下面的部分描述了三种不同的使用USB Type-C接口的FX3/CX3设计。关于Type-C接口和USB Power Delivery的更多细节,请参考USB Type-C specificationUSB Power Delivery specification。以下的部分对于FX3CX3系列的产品均可行。

     

    1. FX3 Type-C公口方案

    这种Type-C公口方案适用于需要5V并且不超过3A VBUS供电的标准设备 ( 磁盘阵列适配器,闪存设备) ;这种设计不需要任何USB-PD (Power Delivery) 控制器。对于采用Type-C公口和FX3的应用,不需要多路复用器来选择正确的USB数据线对,因为USB主机可以处理正确的连接。基于FX3USB Type-C公口方案的示例原理图如1所示。Type-C公口的配置信道 (CC)需要一个5.1K的接地电阻 (Rd) 以说明这个设备是一个功率耗散器 (Power Sink) 并且需要VBUS 5 V和不超过3 A的供电。采用USB Type-C公口设计时,无需额外的PD控制器或者FX3固件的改动,这是因为主机默认在Type-C口提供5 V, 3 A。如果应用需要其他的电压/电流,这时就需要一个PD控制器。详情请见第3部分。

    1. FX3 Type-C公口方案原理图

     

    2. FX3 Type-C母口方案

    摄像头模块,坞和显示器之类的设备一般采用Type-C母口设计。他们通过一根Type-C线缆与主机端连接。对于采用Type-C母口的应用,需要一个多路复用器基于Type-C接口的方向来选择正确的USB超高速率数据线对与USB主机通信。为了基于插入的方向选择正确的USB数据线对,需要实施逻辑选择并且作为多路复用器的输入信号以控制多路复用器。

     

    USB Type-C Specification在没有USB Power Delivery协议支持的情况下默认支持传输最高5 V, 3 A的电流通过VBUS。对于在5 V供电情况下不需要超过3 A电流的应用,USB Power Delivery控制芯片是不需要的。对于这种情况,FX3自身可以用于控制多路复用器的SEL信号以选择正确的USB 3.1超高速率信号。FX3拥有强大的Arm®内核和SDK支持,可以实现这种设计。USB Type-C母口以及多路复用器的USB连接的示例原理图如2所示。关于FX3控制多路复用器的固件,请联系赛普拉斯技术支持

     

    2 FX3 Type-C母口方案原理图

    2所示,两对USB数据信号从USB Type-C母口接到了多路复用器。一路USB数据信号从多路复用器接到了FX3MUXSEL信号是通过FX3的一个GPIO输出控制的,用于选择正确的USB超高速率信号。选择正确USB超高速率信号对的逻辑实施在FX3的固件中。

     

    3. FX3 Type-C母口附带PD控制器的方案

    对于需要不同于5V3A电压/电流供电的应用,需要一个USB Power Delivery (PD) 控制器与Type-C PD主机沟通。PD控制器芯片控制多路复用器并且选择正确的USB超高速数据信号。无需改动FX3的固件,因为PD控制器处理了USB Type-CPD相关的需求。本文的附件包含了一份采用赛普拉斯EZ-PD CCG2控制器芯片和FX3的参考设计原理图。对于固件需求,请联系赛普拉斯技术支持