TUSB320：USB Type - C配置通道邏輯與端口控制的理想之選

在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時(shí)代，USB Type - C接口憑借其小巧、可逆、高速等諸多優(yōu)勢，成為了電子設(shè)備連接的主流選擇。而TUSB320作為一款專門為USB Type - C生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)備，為我們提供了強(qiáng)大的配置通道（CC）邏輯和端口控制功能。下面就來詳細(xì)了解一下TUSB320的相關(guān)特性。

文件下載：tusb320.pdf

一、TUSB320的特性與應(yīng)用

特性亮點(diǎn)

1. 兼容性強(qiáng)：TUSB320完全兼容USB Type - C規(guī)范1.1，并且能與USB Type - C規(guī)范1.0實(shí)現(xiàn)向后兼容，這意味著它可以在不同版本的USB Type - C設(shè)備中穩(wěn)定工作。
2. 電流支持豐富：它支持高達(dá)3A的電流廣告和檢測，能夠滿足不同設(shè)備對電流的需求。無論是低功耗的小型設(shè)備，還是高功率的大型設(shè)備，TUSB320都能應(yīng)對自如。
3. 多種模式配置：支持主機(jī)（DFP）、設(shè)備（UFP）和雙角色端口（DRP）三種模式配置，還能進(jìn)行通道配置（CC），包括USB端口連接檢測、電纜方向檢測、角色檢測以及Type - C電流模式（默認(rèn)、中等、高）檢測等。
4. 控制方式靈活：可通過I2C或GPIO進(jìn)行控制，方便工程師根據(jù)不同的應(yīng)用場景選擇合適的控制方式。
5. 寬電壓與低功耗：供電電壓范圍為2.7V至5V，具有低電流消耗的特點(diǎn)，并且工作溫度范圍在 - 40°C至85°C之間，適用于工業(yè)和商業(yè)等多種環(huán)境。

廣泛應(yīng)用

TUSB320的應(yīng)用場景十分廣泛，涵蓋了主機(jī)、設(shè)備、雙角色端口等多種應(yīng)用類型，常見于手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦以及各種USB外設(shè)中。

二、TUSB320的詳細(xì)描述

工作原理

TUSB320通過CC引腳來確定端口的連接和斷開、電纜方向、角色檢測以及Type - C電流模式。CC邏輯塊會(huì)監(jiān)測CC1和CC2引腳的上拉或下拉電阻，以此判斷USB端口是否連接、電纜的方向以及檢測到的角色。同時(shí)，它還能根據(jù)檢測到的角色確定Type - C電流模式為默認(rèn)、中等或高。此外，VBUS檢測功能可用于確定UFP和DRP模式下的成功連接。

設(shè)備信息

TUSB320有TUSB320和TUSB320I兩種型號，均采用X2QFN(12)封裝，尺寸為1.60mm x 1.60mm。

三、規(guī)格參數(shù)

絕對最大額定值

ESD評級

人體模型（HBM）為±7000V，帶電設(shè)備模型（CDM）為±1500V，這表明TUSB320具有較好的靜電防護(hù)能力。

推薦工作條件

供電電壓范圍為2.7V至5V，系統(tǒng)VBus電壓為4V至28V，VBUS_DET引腳的閾值電壓為4V，TUSB320I的工作溫度范圍為 - 40°C至85°C，TUSB320的工作溫度范圍為0°C至70°C。

電氣特性

在不同工作模式下，TUSB320的電流消耗表現(xiàn)出色。例如，在未連接且等待連接的未連接模式下，電流消耗不超過100μA；在活動(dòng)模式下，電流消耗同樣不超過100μA；當(dāng)VDD供電但設(shè)備未啟用時(shí)，泄漏電流不超過1.7μA。

時(shí)序要求

I2C（SDA、SCL）的各項(xiàng)時(shí)序參數(shù)都有明確的要求，如數(shù)據(jù)建立時(shí)間（tsu:DAT）為100ns，數(shù)據(jù)保持時(shí)間（HD:DAT）為10ns等，這些參數(shù)確保了I2C通信的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

開關(guān)特性

CC1和CC2引腳的電壓去抖時(shí)間、VBUS_DET引腳的去抖時(shí)間、DRP模式下的占空比等開關(guān)特性參數(shù)，對于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

四、功能模式與配置

功能模式

TUSB320有四種功能模式，分別是未連接模式、活動(dòng)模式、死電池模式和關(guān)機(jī)模式。

• 未連接模式：這是設(shè)備的主要工作模式，在此模式下，VDD可用，所有IO和I2C都可正常工作。設(shè)備會(huì)根據(jù)PORT引腳的狀態(tài)確定工作模式，并且可以通過I2C更改模式配置。
• 活動(dòng)模式：當(dāng)端口連接時(shí)，設(shè)備進(jìn)入活動(dòng)模式，所有GPIOs可正常工作，I2C可進(jìn)行讀寫操作。設(shè)備會(huì)通過相應(yīng)的引腳通知AP USB端口已連接。
• 死電池模式：當(dāng)VDD不可用時(shí)，CC引腳默認(rèn)設(shè)置為下拉電阻。退出死電池模式后，需要按照特定的軟件序列操作，才能使Rp出現(xiàn)在CC引腳。
• 關(guān)機(jī)模式：當(dāng)VDD可用但EN_N引腳為高電平時(shí)，設(shè)備進(jìn)入關(guān)機(jī)模式，默認(rèn)狀態(tài)為UFP/SNK，CC引腳保持下拉電阻。

端口角色配置

TUSB320可以配置為下游端口（DFP）、上游端口（UFP）或雙角色端口（DRP）。通過PORT引腳的不同狀態(tài)來確定端口模式，并且在未連接狀態(tài)下，還可以通過I2C的MODE_SELECT寄存器進(jìn)行控制。

• DFP模式：將PORT引腳拉高至VDD，設(shè)備會(huì)持續(xù)在CC引腳呈現(xiàn)Rps，并初始廣告默認(rèn)的USB Type - C電流，可通過I2C調(diào)整電流廣告。
• UFP模式：將PORT引腳拉低至GND，設(shè)備會(huì)在CC引腳呈現(xiàn)下拉電阻，監(jiān)測CC引腳的電壓以檢測DFP的電流廣告，并通過相應(yīng)的引腳或I2C寄存器將檢測到的電流水平通知系統(tǒng)。
• DRP模式：將PORT引腳浮空，設(shè)備會(huì)在DFP和UFP模式之間切換，分別遵循相應(yīng)的操作規(guī)范。

Type - C電流模式

當(dāng)完成有效的電纜檢測和連接后，DFP可以選擇廣告UFP可以吸收的Type - C電流水平。默認(rèn)電流廣告為500mA（USB 2.0）或900mA（USB 3.1），也可以通過寫入I2C寄存器來提供1.5A的中等電流或3A的高電流。

附件支持

TUSB320在DFP模式和DRP模式下支持音頻和調(diào)試附件。通過讀取I2C寄存器來提供支持，在GPIO模式下，還可以通過INT_N/OUT3引腳檢測音頻附件的連接。

I2C和GPIO控制

通過ADDR引腳可以將TUSB320配置為I2C通信或GPIO輸出模式。在GPIO模式下，OUT1和OUT2引腳用于輸出Type - C電流模式，OUT3引腳用于檢測音頻附件；在I2C模式下，使用SCL和SDA線進(jìn)行時(shí)鐘和數(shù)據(jù)通信，INT_N引腳用于通知I2C寄存器的變化。

VBUS檢測

TUSB320支持VBUS檢測，用于確定UFP的連接和斷開、進(jìn)入和退出附件模式以及解決DRP模式下的角色問題。當(dāng)PORT引腳配置為DRP或UFP時(shí)，系統(tǒng)VBUS電壓需要通過900kΩ電阻連接到VBUS_DET引腳。

五、應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

應(yīng)用信息

TUSB320可以檢測Type - C設(shè)備的連接、設(shè)備類型、電纜方向和電源能力，可用于源應(yīng)用（DFP）或匯應(yīng)用（UFP）。

典型應(yīng)用

DRP在I2C模式下

設(shè)計(jì)要求包括VDD范圍為2.75V至5V，ADDR引腳拉低或拉高以設(shè)置I2C地址為0x60，PORT引腳浮空使設(shè)備處于DRP模式。詳細(xì)設(shè)計(jì)過程中，需要注意電容的放置、引腳的上拉電阻設(shè)置以及VBUS_DET引腳的連接等。

DFP在I2C模式下

VDD設(shè)置為5V，ADDR引腳拉低使I2C地址為0x60，PORT引腳拉高使設(shè)備處于DFP模式。同樣需要注意電容、引腳設(shè)置和VBUS_DET引腳的連接，并且在DFP模式下需要滿足一定的體電容要求。

UFP在I2C模式下

VDD設(shè)置為5V，ADDR引腳拉低使I2C地址為0x60，PORT引腳拉低使設(shè)備處于UFP模式。UFP模式下的體電容要求與DFP模式不同，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)置。

初始化設(shè)置

TUSB320的一般上電序列包括系統(tǒng)上電、VDD斜坡上升、I2C電源上升、進(jìn)入未連接模式確定工作模式、監(jiān)測CC引腳和VBUS，最后在檢測到成功連接后進(jìn)入活動(dòng)模式。

六、電源供應(yīng)與布局建議

電源供應(yīng)

TUSB320的電源供應(yīng)范圍為2.7V至5V，可以由電池系統(tǒng)供電，具有較寬的電源適應(yīng)性。

布局指南

在布局時(shí)，需要注意連接引腳時(shí)避免產(chǎn)生過長的走線和分支，短接引腳產(chǎn)生的走線長度不應(yīng)超過3.5mm。同時(shí)，應(yīng)在TUSB320的VDD引腳附近放置一個(gè)100nF的電容，以保證電源的穩(wěn)定性。

七、總結(jié)

TUSB320作為一款優(yōu)秀的USB Type - C配置通道邏輯和端口控制設(shè)備，憑借其豐富的特性、廣泛的應(yīng)用場景和詳細(xì)的規(guī)格參數(shù)，為電子工程師在設(shè)計(jì)USB Type - C接口相關(guān)設(shè)備時(shí)提供了可靠的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，合理配置TUSB320的工作模式和參數(shù)，同時(shí)注意電源供應(yīng)和布局等方面的問題，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。大家在使用TUSB320的過程中，有沒有遇到過一些獨(dú)特的問題或者有什么特別的設(shè)計(jì)思路呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。