如何将传统移动电源升级到 USB Type-C

1.前言

随着越来越多的门户设备采用USB Type-C 连接器，设计一个能够为这些设备充电的移动电源突然变得很重要。不幸的是，USB Type-C 连接器是一种全新的 USB 连接器。了解 USB Type-C 移动电源与传统 USB 移动电源之间的差异对于产品迁移的成功至关重要。

USB Type-C 移动电源功率级和传统移动电源功率级之间实际上没有太大区别。主要区别在于电源路径连接和设备连接/分离检测是如何处理“从”和“到”Type-C 连接器的。

在传统移动电源中，总是有一个输入充电端口（例如 Micro USB）和一个或多个输出放电端口（例如 USB Type A）。移动电源内的电池充电器连接到输入端口。DC/DC 转换器（主要是升压器）位于输出路径上。图 1 显示了此框图。

图 1：传统移动电源

2.引脚连接

USB Type-C 连接器专为更高功率和更高数据传输速度而设计，并且具有非特定方向。与 USB Type A 或 USB Type B 端口相比，其引脚分配有了显着改善。

图 2 给出了全功能 USB Type-C 插座的引脚分配。有 24 个引脚，包括几对新引脚。但是，移动电源是无数据系统，不需要考虑USB 3.1引脚和SBU引脚。但是，需要 D+/D- 引脚来支持 BC1.2 和第三方专有的 ID。使用以下示例连接 Type-C 插座引脚。

· V BUS和 GND：每个网络分别定义了四个引脚。连接相同功能的所有引脚以共享电流。

· D+/D-：与USB Type A和USB Type B定义相同：用于移动电源与外部设备之间的握手信息传输。USB Type C 连接器中定义了两对，但只有一组连接到电缆。直接连接相同定义的两个引脚。

· CC：这是一个新的通道配置 (CC) 引脚，用于发现、配置和管理 USB Type-C 电缆上的连接器。将其连接到 USB Type-C 控制器。

图 2：USB Type-C 插座引脚分配

3.添加 V BUS开关

USB Type-C 端口可配置为双重角色端口 (DRP)。甲USB C型DRP功率银行  一个可以充电或经由相同的C型USB端口排出。这将需要在 USB Type-C 插座上添加一个 V BUS开关，以分隔充电器电源路径和输出 DC/DC 电源路径，如图 3 所示。

AV BUS开关通常配置为背对背结构，以便它可以双向阻断能量流动。USB Type-C移动电源连接适配器后，可以打开充电路径上的VBUS开关，为电池充电。如果外接设备是手机，VBUS 放电通路开关会打开，充电通路VBUS 开关关闭。通常，V BUS开关还有三个主要用途：

· 它可以帮助阻止能量从电池到 V BUS。输出 DC/DC 可以是升压转换器，这意味着电池电压可以通过其整流二极管进入输出。使用这个 V BUS开关可以在连接之前阻止施加到 V BUS的电压。

· 在 USB Type-C 移动电源中，有效的 V BUS电压和电流可能会动态变化。你可以把在V BUS开关关闭，如果过流或过压事件发生在V BUS保护后电路。

· 使用USB Type-C DRP移动电源时，用于充电和放电的DC/DC转换器连接到同一端口，这需要将每个转换器的大容量电容器分开，以满足USB Type-C对source或sink的要求。sink 的大电容在 1~10uF 范围内以限制输入冲击电流，而 source 的大电容应高于 10uF 以保持 VBUS 电压稳定。

图 3：带有 V BUS开关的USB Type-C 移动电源

4.附件事件检测

传统移动电源可检测V BUS一旦发生连接/分离事件，用于激活微控制器 (MCU) 的电压和电流。有了新的USB Type-C端口，传统的检测电路就失效了。USB Type-C 连接器中的 CC 线承担此责任。我推荐使用 Type-C DRP 控制器（例如 TUSB320）来实现 Type-C 移动电源中的端口连接/分离事件。TUSB320 中的内置 CC 检测电路在配置为供电时通过上拉电阻或电流源将 CC 线连接到其内部电压源。USB Type-C 控制器在吸收功率时将通过下拉电阻将 CC 连接到地。一旦两个设备之间建立连接，CC 线电压将发生变化。两个器件中的内部电路都会检测到这种电压变化并启动连接事件检测，如图 4 所示。

图 4：CC 事件检测电路

总之，通过清楚了解引脚连接、V BUS开关和附件事件检测，我们可以轻松升级传统移动电源以支持 USB Type-C 设备。