慧能泰推出一款全自主式USB Type-C和USB PD DRP控制器HUSB239

在USB2.0端口的Data Role里，USB根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚨x了Host/Device/OTG三種角色，其中OTG即可作為Host，也可作為Device，在Type-C中，也有類似的定義，只是名字有了些許修改。

1.DFP（Downstream Facing Port）

下行端口，可以理解為Host或者是HUB，DFP提供VBUS、VCONN，可以接收數(shù)據(jù)。在協(xié)議規(guī)范中DFP特指數(shù)據(jù)的下行傳輸，籠統(tǒng)意義上指的是數(shù)據(jù)下行和對外提供電源的設(shè)備。

2.UFP（Upstream Facing Port)

上行端口，可以理解為Device，UFP從VBUS中取電，并可提供數(shù)據(jù)。典型設(shè)備是U盤，移動硬盤。

3.DRP(Dual Role Port)

請注意DRP分為DRD (Dual Role Data)/DRP (Dual Role Power)雙角色端口，類似于以前的OTG。DRP既可以做DFP(Host)，也可以做UFP(Device)，也可以在DFP與UFP間動態(tài)切換。典型的DRP設(shè)備是筆記本電腦。設(shè)備剛連接時作為哪一種角色，由端口的Power Role決定；后續(xù)也可以更改（如果支持USB PD協(xié)議的話）。

而在Type-C的Power Role里，同樣根據(jù)USB PORT的供電（或者受電）情況，USB Type-C將port劃分為Source、Sink等power角色。

Power Role 詳細(xì)可以分為：

1.Source Only

2.默認(rèn)Source，但是能夠通過PD PowerRole Swap切換為Sink模式

3.Sink Only

4.默認(rèn)Sink，但是能夠通過PD Power Rale Swap切換為Source模式

5.Source/Sink輪換

6.Sourcing Device （供電的Device，如顯示器）

7.Sinking Host（受電的Host，如筆記本電腦）

歐盟法規(guī)宣稱，從2024年起，USB Type-C接口（USB-C）將成為歐盟電子設(shè)備的通用標(biāo)準(zhǔn)。USB-C將作為歐盟通用端口，允許消費者使用任何USB-C充電器為任何品牌設(shè)備充電?！巴ㄓ贸潆姟币髮⑦m用于所有手持手機、平板電腦、數(shù)碼相機、耳機、便攜式揚聲器、手持式電子游戲機、電子閱讀器、耳塞、鍵盤、鼠標(biāo)和便攜式導(dǎo)航系統(tǒng)。而到2026年，這些要求也將適用于筆記本電腦。

隨著USB-C接口的普及，越來越多的設(shè)備開始采用這種接口。由于USB-C接口的高效性和便攜性，使各種設(shè)備之間的連接和數(shù)據(jù)傳輸變得非常方便快捷，它們不僅提供了強大的功能，還為我們的日常生活和工作帶來了極大的便利，USB-C口正成為發(fā)展趨勢。

圖1：USB-C生態(tài)產(chǎn)品圖

通常USB-C口使用On-the-Go (OTG)功能的時候是比較耗電的，那么充電和數(shù)據(jù)傳輸是否可以同時進(jìn)行呢？要想實現(xiàn)邊USB PD快充邊傳輸數(shù)據(jù)，通信芯片必須要帶USB Type-C DRP功能，像TI的TPS25750等都是很好的選擇。不過市場上很多USB-C接口要實現(xiàn)此功能，仍需要靠軟件進(jìn)行編程，設(shè)計與使用相對復(fù)雜。一種更簡便的方法是使用來自慧能泰的HUSB239芯片。

圖2：HUSB239引腳定義和封裝圖

HUSB239是慧能泰新推出的一款高度集成的全自主式USB Type-C和USB PD DRP控制器，最高支持48V 5A功率傳輸應(yīng)用。HUSB239支持CC邏輯、USB PD協(xié)議和傳統(tǒng)私有協(xié)議。用戶可將HUSB239自由配置為Sink或DRP角色。

此外還支持識別調(diào)試附件和音頻附件。HUSB239可在兩種模式下運行：I2C模式和GPIO模式。

在I2C模式下，HUSB239工作于I2C從機模式，I2C主機可以訪問HUSB239配置設(shè)置、讀取狀態(tài)并實現(xiàn)供電角色切換（Power Role Swap, PR_Swap）、數(shù)據(jù)角色切換 (Data Role Swap, DR_Swap)、VDM定制信息等高級功能。

在I2C模式下，HUSB239還支持USB PD PPS、 USB PD SPR AVS、USB PD EPR AVS、USB PD 48V/5A EPR RDO。在GPIO模式下作為Sink，可通過VSET和ISET所接電阻設(shè)置請求的電壓和電流，最大支持請求28V/3.25A。當(dāng)HUSB239作為Source時支持5 V輸出，通過SRC_ISET引腳配置廣播電流。HUSB239的超低工作電流有助于系統(tǒng)降低總功耗。

芯片特性

HUSB239

?完全自主USB Type-C & PD DRP控制器

? 兼容USB Type-C 2.1規(guī)范和USB PD3.1規(guī)范

? 可配置為DRP或Sink角色，支持可選的附件模式

?Sink支持高至48V/5A

–GPIO 支持 FPDO 5V/9V/12V/15V/20V/28V，最大3.25A

–I2C支持FPDO5V/9V/12V/15V/20V/28V/36V/48V

–I2C支持PPS/SPR AVS/EPR AVS

–支持BC1.2、Apple divider 3、QC2.0、AFC

?Source 支持 5V3A

–支持BC1.2，PD 5V3A

–SRC_ISET可控制廣播電流

?可配置Try.SRC和Try.SNK功能

?支持SOP’檢測，模擬eMarker功能

?I2C 模式下支持 PR_SWAP、DR_SWAP和VDM等高級功能

?OVP，UVP, OTP 保護(hù)

? VDD和VBUS引腳均可為HUSB239供電

? 3mmx3mm QFN-16L封裝

圖3：HUSB239典型應(yīng)用電路和評估板照片

特點一

可配置為DRP或Sink角色，

支持可選的附件模式

用戶可將HUSB239自由配置為Sink或DRP，此外還支持識別調(diào)試附件和音頻附件。這既能提高設(shè)備使用靈活性：用戶無需攜帶多個專用充電器或轉(zhuǎn)接頭，一個設(shè)備可以滿足多種充電需求，也能減少因不同設(shè)備需要不同充電器而導(dǎo)致的冗余和浪費。HUSB239支持新型應(yīng)用場景：如雙向充電功能，允許設(shè)備間相互共享電量，特別是在緊急情況下提供備用電源。HUSB239支持供電角色切換（Power Role Swap），數(shù)據(jù)角色保持不變，僅切換供電角色，就能實現(xiàn)手機等設(shè)備邊充電邊傳輸數(shù)據(jù)，這種做法有個好處就是數(shù)據(jù)不用重連，連接聽歌或者投屏的時候，插上充電數(shù)據(jù)不掉，體驗非常好。HUSB239還支持?jǐn)?shù)據(jù)角色切換（Data Role Swap），也就是供電角色保持不變，僅切換數(shù)據(jù)角色，也可以實現(xiàn)手機等設(shè)備邊充電邊傳輸數(shù)據(jù)。HUSB239在藍(lán)牙音箱、筆記本、平板、5G數(shù)據(jù)卡、可充電手電筒等領(lǐng)域都能很好的應(yīng)用，更符合未來發(fā)展趨勢。隨著USB Type-C標(biāo)準(zhǔn)逐漸成為行業(yè)統(tǒng)一規(guī)范，具備DRP特性的設(shè)備能夠更好地適應(yīng)不斷發(fā)展的充電與數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖4：在DRP模式下，連接電源設(shè)備時，HUSB239可用作Sink。Sink可根據(jù)要求支持高達(dá)48 V/5A的電壓電流。

圖5：在DRP模式下，連接負(fù)載設(shè)備時，HUSB239可作為電源輸出端，提供5V的供電源。

圖6：在僅作為Sink角色時，連接電源設(shè)備（Source），HUSB239可被用作Sink端口，并且可根據(jù)需求支持最高達(dá)48 V5 A的電壓電流。

特點二

支持AFC和QC2.0

采用HUSB239的設(shè)備端支持AFC和QC2.0快充協(xié)議，可以為多種品牌的移動設(shè)備提供快速且智能的充電服務(wù)，減少用戶等待充電完成的時間，提高使用體驗。

圖7：在Sink模式下支持AFC MAX 12V傳統(tǒng)協(xié)議檢測

圖8：在Sink模式下支持QC2.0 MAX 12V傳統(tǒng)協(xié)議檢測

特點三

支持SOP'檢測，模擬eMarker

確保USB Type-C連接器能夠正確識別并兼容不同類型的線纜和設(shè)備，實現(xiàn)更安全、高效的電力傳輸和數(shù)據(jù)通信。在使能HUSB239模擬eMarker功能后，比如當(dāng)一個140 W power source與HUSB239連接后，同時檢測到另一個CC有1 KΩ下拉電阻，觸發(fā)Source發(fā)送SOP’消息，HUSB239因為支持SOP’消息，故可模擬eMarker響應(yīng)Discover Identity，進(jìn)而握手USB PD EPR 28V。

圖9：關(guān)閉模擬eMarker功能，通過普通USB Type-C線只能誘騙出最大FPDO 20 V

圖10：開啟模擬eMarker功能，并通過普通USB Type-C線即可誘騙出ERP 28V

特點四

SRC ISET 控制廣播電流

SRC_ISET引腳作為電流配置引腳，通過設(shè)置該參數(shù)可以調(diào)整供電設(shè)備作為源端時提供的最大電流強度。在USB PD協(xié)議中，源設(shè)備會通過CC線與連接的Sink設(shè)備進(jìn)行通信，協(xié)商并確定合適的電壓和電流水平。通過SRC_ISET來限定最大輸出電流，可以確保不超過設(shè)備或電纜的安全承載能力，避免過載引發(fā)的發(fā)熱、損壞或其他安全問題。允許設(shè)備根據(jù)自身性能、電池狀態(tài)以及連接設(shè)備的需求動態(tài)調(diào)整輸出電流，實現(xiàn)靈活快速充電。不同設(shè)備對充電電流的要求不同，SRC_ISET有助于確保與各種設(shè)備的兼容性，并優(yōu)化充電效率。

圖11：當(dāng)SRC ISET PIN = 3.3V上拉時，HUSB239以5V/3A作為電源輸出

圖12：當(dāng)SRC ISET PIN = Float時, HUSB239以5V/1.5A作為電源輸出

圖13：當(dāng)SRC ISET PIN = GND時，HUSB239以5V/0.5A作為電源輸出

審核編輯：劉清