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【技術(shù)帖】Type-C端口默默付出的Switch器件

01/10 09:36
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自Type-C接口問(wèn)世以來(lái),便因其緊湊的外形、支持雙向插入以及廣泛的協(xié)議兼容性等眾多優(yōu)點(diǎn),贏得了設(shè)備制造商與終端用戶的廣泛青睞。

智能手機(jī)為例,許多用戶恐怕仍對(duì)Micro-B接口帶來(lái)的不便記憶猶新:睡前在黑暗中摸索著充電器為手機(jī)充電,結(jié)果因?yàn)镸icro-B接口正反形狀不同,多次嘗試才能順利連接,這樣的情況是任何人都不愿再經(jīng)歷的。

Type-C接口的到來(lái)解除了大家的困擾。通過(guò)CC引腳技術(shù),Type-C接口實(shí)現(xiàn)了正反插識(shí)別的功能,24個(gè)對(duì)稱觸點(diǎn)不僅極大提升了USB通信速度至驚人的40Gbps水平,更通過(guò)引入隧道協(xié)議這一創(chuàng)新機(jī)制,成功地將PCIe、USB3.0及DisplayPort等一系列重要標(biāo)準(zhǔn)納入麾下,甚至有將Type-A、HDMI、PCIe乃至DisplayPort等多種接口統(tǒng)一整合的趨勢(shì)。這不僅是技術(shù)進(jìn)步的體現(xiàn),更是用戶體驗(yàn)優(yōu)化的一大飛躍,標(biāo)志著數(shù)字生活向著更加便捷高效的方向邁進(jìn)了一大步。

在真實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景中,很多Pin腳需要分時(shí)復(fù)用為特定的功能,需要引入Switch開關(guān)類產(chǎn)品來(lái)配合使用。其中以下兩類Switch產(chǎn)品最為常見:

1USB2.0 Switch

圖3 AW357xx原理圖

時(shí)至今日,各類基于DPDM通道的快充協(xié)議越來(lái)越豐富,USB2.0 Switch開關(guān)常用于解決快充協(xié)議芯片和AP端共用DPDM通道的情況,通過(guò)加入分時(shí)復(fù)用的功能,解決了通道競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。

但Switch芯片的功能不止于此,它直連端口pin腳,還肩負(fù)著將外部浪涌和ESD等危險(xiǎn)能量“拒之門外”的責(zé)任,為了整個(gè)系統(tǒng)安全“操碎了心”。由于USB接口的設(shè)計(jì)原因,DPDM線與VBUS相鄰設(shè)計(jì),容易因?yàn)槎秳?dòng)、水汽等導(dǎo)致的設(shè)備口內(nèi)部短路情況,在快充的情況下高壓的VBUS會(huì)對(duì)D+/D-內(nèi)部的低壓器件造成威脅。

圖4 USB接口典型應(yīng)用示意圖與Type-C接口典型應(yīng)用示意圖

艾為電子AW357XX系列USB2.0開關(guān)+OVP保護(hù)系列產(chǎn)品,直流耐壓支持24V,浪涌電壓支持35V并有QFN、CSP等多封裝形式。

表1 艾為USB2.0 Switch產(chǎn)品選型表

2?USB3.1 Switch

在信息以指數(shù)級(jí)膨脹的今天,USB2.0協(xié)議的速度早已無(wú)法滿足廣大用戶對(duì)信息汲取的需求,USB2.0協(xié)議開始往3.0及更高速率演進(jìn)。由于USB-IF協(xié)會(huì)多次更名USB3.0以上協(xié)議命名規(guī)范,故這里將目前最新命名規(guī)范及各協(xié)議版本速率和對(duì)物理端口占用情況表述如下。

表2 命名規(guī)范及各協(xié)議版本速率和對(duì)物理端口占用情況

通過(guò)上表所示高速數(shù)據(jù)傳輸物理引進(jìn)關(guān)系,可以看出當(dāng)一個(gè)僅支持USB3.1或USB3.2 Gen2×1的設(shè)備插入TypeC接口后,往往需要根據(jù)CC引腳指示的正反插信息來(lái)將其與USB Host控制器建立正確的物理連接通路,如下圖示。

圖5 AW3571X原理圖
表3 AW3571X產(chǎn)品選型表

此外,USB3.x的Switch往往還肩負(fù)著將高速通道根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景分時(shí)復(fù)用的責(zé)任,比如在一些CPE設(shè)備中,往往需要使用Switch來(lái)切USXGMII信號(hào)。

圖6 USXGMII信號(hào)切換典型應(yīng)用示意圖

相信通過(guò)上述具體應(yīng)用舉例,各位不但認(rèn)識(shí)到了藏在TypeC端口幕后的Switch類器件,同時(shí)對(duì)其如何使用也有了一定的認(rèn)知。艾為電子深耕端口領(lǐng)域多年,為各種場(chǎng)景研發(fā)推出極為豐富的選型配置,歡迎垂詢。

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上海艾為電子技術(shù)股份有限公司創(chuàng)立于2008年6月,專注于高性能數(shù)?;旌闲盘?hào)、電源管理、信號(hào)鏈等IC設(shè)計(jì),于2021年8月, 在上海證券交易所科創(chuàng)板成功上市,股票代碼為688798。艾為電子累計(jì)擁有42種產(chǎn)品子類、產(chǎn)品型號(hào)總計(jì)超1300余款,產(chǎn)品的性能和品質(zhì)已達(dá)到業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、工業(yè)互聯(lián)、汽車等市場(chǎng)領(lǐng)域。

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