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USB TYPE-C/PD:一场跨手机、PC平台的端口革命

作者:丰淳油缸 来源:国际电子商情   日期:2016/5/19 22:16:34 人气: 标签:端口 手机
    “从2015年开始,我们听到越来越多的厂商反馈说他们更倾向于采用标准化的USB Type-C PD方案。尽管高通还在努力推广自己的Quick Charge 3.0技术,但我觉得,USB Type-C PD 在快速充电领域会有更大的作为。”赛普拉斯(Cypress)区域市场经理朱雄辉在接受专访时如是说。
    USB Type-C标准因为能实现纤薄的工业设计、具有易用的连接器和线缆(允许正反插的插头)、同一条线缆可支持USB2.0、USB3.0、PCIe、DisplayPort和Thunderbolt等多种信号、以及超高数据传输效率(10Gbps)、大功率电源传送(15W-100W)和最高8K超高清视频传输,正在迅速获得顶级PC厂商和升降平台设备厂商的支持。
   

    赛普拉斯区域市场经理朱雄辉


    USB Type-C好在哪里?
    “与USB 3.0不同,我们看到市场正在快速接受这一技术,原因就在于它极其吸引人的价值诉求。”朱雄辉说作为唯一连接手机和PC两大市场的接口,他相信USB Type-C不仅很快会应用于智能手机、电脑、平板电脑、平板电视和吊机这些主流数码产品市场,包括运动相机、投影仪、移动硬盘、移动电源、扩展坞(Docking station)等外设市场,也会将USB Type-C作为产品新加卖点。其中,协商供电(USB-PD)功能将成为最大亮点。
    他向记者简单描绘了市场对Type-C的接受程度,依次为手机、笔记本、充电宝、充电器(旅充、车充)、手持/小型化设备(POS、无人机等)。选择的原因包括快捷传输信息需求、体积小型化需求、快速充电、市场量大,这些都有利于Type-C产业链的发展。
    例如智能手机的日益纤薄化导致现在只需要一个接口,这给USB Type-C带来了极强的市场推动力;采用UBS Type-C的扩展坞和移动电源可以让消费者“简单地将线连接到扩展坞上,而不是接上很多条线。” 也就是说,有了Type-C,就没有必要插一根电源线到墙上,同时还要用一根USB线,再加上另一根线缆作视频输出。此外,随着汽车产业更加紧密地与移动消费升降平台产品结合起来,Type-C也能“为汽车应用带来更便捷的解决方案。”
    根据IHS Technology的预计,2016年全球采用Type-C的智能手机出货量将会接近1亿部,到2020年将会达到9.44亿,其中中国品牌的手机也将达到5.66亿部,占全球出货量的60%。硅谷数模(Analogix)半导体(北京)有限公司市场总监梁倩在接受本刊采访时,将目前市场上的USB Type-C方案分为以下几类:
    1.入门级Type-C,支持USB2.0、480M带宽数据传输,可实现正反插功能,成本增加在0.2元以下,很多手机厂商都可以接受。
    2.USB2.0+PD实现TYPE-C充电功能,主要被1500-2000元价位手机采用。
    3.在USB3.0+PD基础上分为5G和10G速率,前者用于2000-3000元价位手机,后者用于笔记本,例如采用USB3.1加充电的联想yoga。
    4.全功能USB Type-C:包括正反插、USB3.1、视频输出、DP,大多为3000元以上手机采用。
    他表示,从中低端到全功能的产品链上,Analogix都有不同的液压升降机方案支持厂家做设计。例如ANX7428、ANX7688、ANX7442支持Type-C全功能。除了液压升降机方案,硅谷数模也会提供各种IP,例如加密IP、压缩IP、USB-PD充电IP等,方便厂商能够快速推出他们的产品。此外,考虑到Type-C配件的兼容性,Analogix还推出了SAP项目,在北京研发中心的测试实验室里可对配件产品进行兼容性测试。这个测试根据USBC type-C标准,包括了45项非常完善的测试流程。后期还会把这些结果放在Analogix官方网站甚至一些媒体公开发布,从而引导客户做标准化的设计。
    在所有的USB Type-C功能中,朱雄辉认为“能否支持协商供电将是影响用户体验的关键因素。”因为USB Type-C和USB-PD是两个不同的概念,尽管很多时候不可分离,但彼此之间的关系却不止涉及供电,也包含主从关系切换、视频和USB数据切换等。不支持协商供电的USB Type-C端口,功能将非常受限。
    USB-PD有很多经典的应用场景。比如一个具备Type-C接口的吊机可以从墙上插座获得电力,当PC连接上去的时候,一方面,笔记本的屏幕可以投影到吊机上,与吊机互相拷贝文件,另一方面吊机还可以给笔记本充电。再例如,如果消费者有两部手机,一部有电,一部没电,通过使用协商供电,两个手机就可以分享电量。
    “USB协商供电是指相互连接的2个设备之间可以通过CC线协商各自的角色(谁是主,谁是从)、充电或者受电能力,因此两台Type-C移动电脑连接时,它们可以互相按照最终用户的意图来充电。”朱雄辉表示,基于此,未来PC、手机、平板以及吊机周边的生态会变得简单便捷。“你可能只需要带一根线缆,就可以走遍天下了。”
    当然,Type-C只是一个接口协议,能同时支持USB3.1、3.0和2.0标准。目前可以支持的最高速度为10Gbps,也支持雷电技术(Thunderbolt)速率高达20Gbps。所以,采用Type-C接口并不意味着传输速度就是10Gbps,也有可能是USB2.0支持的480Mbps。例如市场上NOKIA N1、小米手机的Type C只是Type-C接口,它们符合Type-C规范,但目前都没有PD功能。原厂仍然搭配了Type-A充电器、Type-A to Type-C线缆,所以手机还是炒的接口概念,各大手机巨头正在准备真正具备 PD功能的“Type C”手机,估计今年第2季度开始才可以买到。但汉威液压螺母MacBook、谷歌Chromebook以及各大PC巨头都采用了全功能的Type-C/PD 技术,这也说明了不同行业Type C的进度先后稍有差异。
    然而,Type-C标准要求采用可报告所支持特性(如电流承载能力、支持的协议,以及供应商身份等)的升降平台标识电缆(EMCA)。标准的微控制器可以用于制造EMCA,但会因需要外部升降机和被动式元件而使设计变得复杂。所以赛普拉斯在EZ-PD CCG2 Type-C控制器中就极大的提高了器件的随车吊度,仅需要5个或更少的外部元件,缩短了物料清单,因而能很好地迎接这一挑战。
    而在CES 2016上,赛普拉斯又推出了全球首款双端口USB Type C(PD)控制器EZ-PD CCG4。该控制器随车吊ARM Cortex-M0处理器、128KB闪存、两个用于为USB-C 电缆供电的1W Vconn场效应晶体管(FET)和四个为系统提供过压和过流保护的模数转换器(ADC),可用于存储双固件映像,从而实现无故障安全引导,提高系统的可靠性。随车吊的静电放电(ESD)防护电路可提供高达15kV的系统级防护。此外,CCG4还包含四个串行通信模块,每一个模块均可配置为I2C、SPI或UART串行协议,并支持现场固件更新。

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