TYPE-C接口电路设计篇(一)

  • 常见USB接口类型

    随着USB Type-C接口的推行,USB Type-C是一种通用串行总线(USB)的硬件接口形式,USB Type-C接口在消费类产品普及程度越来越高,常见的适配器、笔电、手机等产品都兼容USB Type-C设计,接口多元化逐渐趋向归一,从而可以看出USB Type-C的重要性。

    在了解USB Type-C接口之前,我们先来回顾下USB Type-A和USB Type-B接口,USB3.0 Type-A和Type-B接口定义分别如下。

USB 3.0 Standard-A Connector Pin Assignments

 

USB 3.0 Standard-B Connector Pin Assignments

    USB Type-A主要用于Host端,USB Type-B则用于Device端,从接口定义可以看到,可以支持一路USB2.0信号和一路USB3.0信号,USB2.0最高速率支持480Mbps,USB3.0速率支持5Gbps。随着技术的发展,在移动互联网时代,高速传输需求越来越大,5Gbps已经不能满足日常需求,USB协会已经推出USB4,最高速率可以支持40Gbps,USB Type-A和Type-B标准接口无法满足传输速率要求。

 

  • USB Type-C接口定义 

USB Type-C Receptacle Interface Pin Assignments

 

 

USB Type-C Plug Interface Pin Assignments

Type-C接口功能

1、电源供电能力,支持20V/5A(主要:线材有3A/5A的区别,负载功率超过60W设备时,需要使用5A电流规格线材);

2、支持PD协议,通过CC信号通讯;

3、数据传输,支持四组高速差分信号外加一组辅助差分信号,可以工作在Alt Mode模式支持DP,USB3.0,PCIE等高速信号传输;

4、向下兼容USB2.0协议

 

Type-C标准线材类型

 

USB Full-Featured Type-C Standard Cable Assembly Wiring

 

USB 2.0 Type-C Standard Cable Assembly Wiring

Type-C线材主要有两大类型

1、全功能,支持电源及PD协议,USB2.0,数据传输;

2、非全功能,支持电源及PD协议,USB2.0,不支持数据传输;

全功能线材主要用于传输高速数据的场景,比较笔电与显示器之间,用于扩展显示器使用;非全功能线材,则更多用于适配器、移动电源等应用场景。

 

  • Type-C接口电气规范

1、电源电压/电流供电规格

2、输出功率等级

USB PD协议支持最大100W功率输出,能够满足市场移动产品供电需求。

<think>嗯,用户想要设计个STM32的Type-C充电接口电路,不支持PD协议,标准5V供电,但要兼容PD充电器。首先,我需要理解Type-C接口的基本结构。根据引用[2],Type-C接口有四个GND和四个Vbus触点,支持高功率充电,但这里只需要5V。既然不支持PD协议,那应该直接使用默认的5V供电。 接下来,如何确保兼容PD充电器呢?PD充电器通常会通过CC线协商电压,但如果设备不支持PD协议,充电器应该会提供默认的5V。所以可能需要在CC引脚加上下拉电阻,让充电器识别为下沉设备。根据USB Type-C规范,作为UFP(下游设备),CC1和CC2需要接5.1kΩ的下拉电阻到地,这样充电器才会输出5V。 然后,电源部分需要稳定5V输入。可能需要TVS二极管做浪涌保护,加上滤波电容。Vbus直接连接到STM32的电源输入,但要注意电压和电流是否符合要求。如果STM32需要更低的电压,可能需要LDO或DC-DC转换器,但用户提到标准5V供电,所以可能直接使用5V,但需要确认STM32的电源规格。 另外,引用[1]提到扩展坞的电路图,可能可以参考其Type-C接口部分,但需要去掉PD协议芯片部分。引用[4]的STM32选型中,部分型号支持USB,可能需要检查STM32的USB模块是否支持Device模式,或者是否需要外部PHY。 用户可能还需要考虑数据线的连接,如果不需要数据传输,可以只连接电源和地。但为了兼容性,可能需要正确配置CC引脚的下拉电阻。同时,确保VBUS的电流能力足够,防止过流,可以加自恢复保险丝。 最后,验证电路是否能在PD充电器下正确获取5V,可能需要实际测试。需要确保在没有PD通信的情况下,充电器默认提供5V,这通常符合规范。另外,参考引用[3]和[5]的STM32开发资源,可能找到相关的硬件设计指南或代码示例,帮助调试。</think>根据您的需求,STM32 Type-C充电接口电路设计方案需要围绕USB Type-C物理接口特性与电源兼容性展开。以下是分步设计方案: ### Type-C接口基础配置 1. **引脚定义简化** 仅需保留关键电源引脚: - VBUS(4个并联引脚) - GND(4个并联引脚) - CC1/CC2(用于充电器识别) ```plaintext Type-C接口引脚分配示例: A1/A12 → GND A4/A9 → VBUS B4/B9 → VBUS A5/B5 → CC1/CC2 ``` 2. **CC引脚配置** 作为纯供电设备(UFP),需在CC1/CC2引脚添加下拉电阻: $$ R_{pull-down} = 5.1k\Omega \pm 10\% $$ 该阻值符合USB Type-C规范的下沉设备标识[^2] ### 二、电源电路设计 1. **基础供电架构** ```mermaid graph LR PD_Charger-->TypeC_VBUS-->TVS[TVS二极管]-->FUSE[自恢复保险丝]-->LC_Filter-->STM32_VIN ``` 2. **关键元件选型: - **TVS二极管**:SMBJ5.0CA(5V钳位电压) - **滤波电路**: $$ C_{bulk} = 10\mu F \quad L = 2.2\mu H \quad C_{decoup} = 0.1\mu F $$ - **保险丝**:PTC型,额定电流根据STM32功耗选择(建议≥1A) ### 三、PD兼容性实现 虽然不支持PD协议,但需确保: 1. **默认5V协商** 当检测到CC引脚电压在$0.25V < V_{CC} < 0.61V$范围时,PD充电器会自动输出5V 2. **物理兼容设计** - VBUS走线宽度≥0.5mm(承载3A电流时) - 在VBUS和GND之间并联10μF+0.1μF电容组合 ### 四、STM32硬件适配 1. **电源输入配置** ```c // 在HAL库中配置电源域 __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1); ``` 确保STM32的VDD工作范围包含5V±10%(部分型号支持宽电压输入,需参考数据手册[^4]) 2. **充电检测实现** 可通过ADC监测VBUS电压: ```c HAL_ADC_Start(&hadc); if(HAL_ADC_GetValue(&hadc) > 4.75V) LED_Indicate_PowerOK(); ``` ### 五、典型电路参考 基于引用[1]的扩展坞设计,简化后的电路包含: - CC引脚下拉网络 - VBUS保护电路 - 电源滤波模块 - STM32的5V电源输入接口
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