电源提示：USB Type-C 应用中的电源共享

作为主流数码设备的充电接口，USBType-C相关协议的一举一动都备受关注，在不久前提出统一USBType-C充电接口引发苹果阵营的争议后，日前USB-IF协会又正式确定了USBType-C 2.1标准协议。

据悉，此次标准将带来更高的供电功率，这也意味着在USBPD协议下，全新标准将从原来输出5A电流提供20V电压提升到48V/5A，供电功率从100W暴增到240W。尽管市面上已有部分手机充电功率提升到了100W以上，但如此高的供电功率可能对性能耗损更高的游戏本来说更利好。值得一提的是，这项标准的确定也可以看做是是USB-C在未来成为数码产品主力传输接口的见证。

USB Type-C™ 供电 (PD) 标准允许每个端口的功率从 7.5W（5V 1.5A）到 100W（20V 5A）不等。然而，在任何给定的系统中，可用的输入功率都是有限的。在多端口系统中，我们应该如何在各个端口之间分配功率？

一种明显的功率共享方法是限制每个端口的功率，以使总功率永远不会超过输入功率限制。但在这种情况下，任何插入系统的设备都无法充分利用可用的输入功率，因为功率在端口之间分配。

另一种选择是提供一个高功率端口并严格限制其余端口的功率。这使用户能够为更大的设备供电并实现更快的充电。然而，大多数消费者不阅读产品标签或说明。他们可能不明白为什么他们的设备在某些端口上充电速度较慢，而在其他端口上却没有。这会造成糟糕的用户体验，导致产品退货并影响客户忠诚度。

更好的方法是在系统中的端口之间智能地共享可用输入功率。TPS25740A PD 源控制器具有两个引脚，可在双端口系统中轻松实现端口电源管理。

TPS25740 和 TPS25740A 实现了符合 USB 供电 2.0 版本 1.2 和 Type-C 版本 1.2 的源控制器。该器件可通过监控 CC 引脚来检测 USB Type-C 接收设备何时接入，然后通过使能 N 沟道 MOSFET 栅极驱动器接通 VBUS。该器件可通过 USB 供电提供多达 3 种不同的电压，并且使用 4 个输入引脚（PSEL、HIPWR、PCTRL 和 EN12V/EN9V）配置通告电压和通告电流。该器件会根据接入接收设备的电压请求，使用 CTL1 和 CTL2 引脚从 3 种电源电压中选择一个符合要求的电压。该器件会按照 USB PD 要求自动使 VBUS 输出放电。

未连接设备时，TPS25740/TPS25740A 的流耗通常为 8.5µA（VDD = 3.3V 时为 5.8µA）。此外，还可以在未连接设备时通过端口连接指示器 (UFP) 输出来禁用电源，从而节省更多的系统功耗。

保护 特性 包括过压保护、过流保护、过热保护、CC 引脚上的 IEC 保护以及用于禁用栅极驱动器的系统重写引脚 (GD)。

UFP 引脚是一个开漏信号，指示输出端口的状态。UFP 信号通常为高电平，但只要将有效负载连接到输出端口就会变为低电平。PCTL 引脚是一个输入，当被拉低时，TPS25740A 的最大功率会降低两倍。切换 PCTL 引脚还会强制任何连接的负载重新协商电源合同，该合同定义了端口上的输出电压和最大可用功率。

图 1 显示了一个使用端口电源共享的 36W 双端口系统示例。最初，当任何一个 Type-C 输出端口都没有插入任何东西时，两个端口都会宣传完整的 36W 可用。当设备插入其中一个端口时，它可以接受完整的 36W。由于已连接有效负载，该端口的 UFP 引脚变为低电平，从而拉低了对面端口上 TPS25740A 的 PCTL 引脚。因此，对面端口现在只宣传 18W。

图 1：这个带有端口电源管理的 36W 系统在两个端口之间智能地共享电源

现在，如果设备连接到第二个端口，则该端口的 UFP 引脚变为低电平，迫使第一个端口重新协商 18W 的功率合同。当两个端口都供电时，它们每个都不能超过 18W，总共 36W。

我们可以将类似的技术应用于具有两个以上端口的系统，但由于复杂性增加，我们通常需要微处理器。微处理器还允许系统根据温度等其他因素转换功率。

在为 USB Type-C PD 设计多端口系统时，还有许多其他事项需要考虑。