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[参考译文] TPS25750：具有充电和数据端口的 USB-C PD 集线器。

admin
Guru**** 2383190 points
Other Parts Discussed in Thread: TUSB8044A, TUSB8043A, TPS25750, TMUXHS4212, TUSB1042I, TPS25751
请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1463191/tps25750-usb-c-pd-hub-with-charging-and-data-ports

器件型号：TPS25750
主题中讨论的其他器件：TUSB8043A、TUSB8044A 、、 TMUXHS4212、 TUSB1042I、TPS25751

工具与软件：

您好！

我正在研究一个需要4端口 USB3集线器的项目。 上行端口和两个下行端口应为 USB-C 端口。 其他下行端口将用于与板载器件进行通信。 上行 USB-C 端口将连接到平板电脑。 我们希望将两个 USB-C 下行端口交替用作数据端口或充电端口、这意味着我们要在其中一个上连接 USB-C 充电器、在另一个上连接 USB-C 闪存驱动器。 当我们从平板电脑的另一个端口下载数据时、充电器会为平板电脑充电。 对于 USB 3集线器、我认为使用 TUSB8043a 或 TUSB8044A。 PD 控制器、可能是 TPS25750。 USB 多路复用器 TMUXHS4212或 TUSB1042I。

您能否建议如何实施电源开关电路、该电路将位于两个 USB-C DFP 和 USB-C UFP 之间、以便能够为平板电脑充电或灌入电源。

这是一个器件图。

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    TI__Guru**** 2383190 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 D. Dimitrov：

    首先、让我们确保您选择了正确的 IC。

    对于 PD 控制器、不应使用 TPS25750、而应使用 TPS25751或 TPS65987DK。 如果任何端口上需要 TBT、您将需要使用 Intel 参考设计、并应联系他们。 如果您需要 DP 交替模式、则应使用 TPS65987DK、而仅适用于 USB、则可以使用 TPS25751。

    TPS25750是一款较早的器件、不具有最新的支持或特性。 TPS25751是直接后继产品。

    关于充电器、有几种方法可以做、但我只能提供一些建议。 还有许多因素需要考虑、包括但不限于：

    • 每个端口的电源角色
    • 每个端口的功率级别
    • 开关功率优先级
    • 控制电源路径
    • 输出功率的调节

    如果我理解正确、您希望有两种可能的电源输入选项 PB 或 PC、电源将从 PA 输出。

    系统是否有其他电源、或者其中一个端口是否始终可以保证供电？ 任何拉电流端口都需要5V 合约、并且必须从某个地方供电。

    关于每个端口 PD 控制器、需要了解的主要一点是、它们可配置为以特定的方式运行、但它们将相互独立运行、无需外部 MCU/EC 的干预来控制它们。 另一个要做的注释是端口电源路径将通过由 PD 控制器控制的电源开关。 对于 TPS25751D、它有一个内部高压电源路径可用于灌电流和拉电流。 对于拉电流、必须为 PP5V 引脚提供5V 电源轨。

    例如、如果将 Type-C 电源连接到 PB、它可以配置为接收功率、并单独提供给 PD 控制器开关的系统侧。 可以将 PC 配置为执行相同的操作、但每个 PC 将彼此独立运行。

    要从电源开关模块中实现部分"智能控制"、可能需要 EC 或类似器件来管理电源路径。

    关于 PA 拉电流端口、这可能会变得更复杂。 如果您只需要5V 电压、并且只需要规划供电方式、则可以使用 PP5V 电源路径来提供5V 合约。 如果您确实计划与 PA 协商多个电压、则需要专用的直流/直流转换器来生成所述电压。

    关于开关电路、您可能会设置一对由 EC 控制的开关来了解何时转移电力、并使用 I2C 来监控端口。 或者、如果两个端口都始终接受电流、您可以创建某种形式的 RCP 或二极管电路、使其只让5V 从灌电流端口传递到源电流端口。 需要了解的主要一点是、每个端口的 PD 控制器彼此独立工作、您需要在系统设计中考虑到这一点。

    您可能面临的最大问题是确保供电端口广播正确的功率。 您可以使用 I2C 寄存器写入更改供电方端口广播的功率、并且您可以从"受电"端口读取以确定它们协商的合约、但是如果您没有保证的非 USBC PD 电源、则需要 EC/MCU 中的一些电流来处理 I2C 通信。

    谢谢。此致、

    Chris

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    TI__Guru**** 2383190 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    Chris、您好！

    下面是一个包含您建议的更新图。

    我还没有弄清所有的细节、但这里是有关它应该如何工作的粗略算法：

    在"正常"模式下、系统将从平板电脑取电。 UFP PD 控制器将设置为灌电流功率模式。 端口1和2上的两个 DFP PD 控制器将设置为拉电流模式。

    电源开关将 VBUS 从平板电脑连接到端口1和2上的 VBUS。

    假设充电器插入端口1、MCU 将检测到事件。

    MCU 将配置电源开关、使其将5V 电压从降压/升压稳压器施加到端口2上的 VBUS、并仅将 VBUS 端口1连接到平板电脑 VBUS。

    MCU 将端口1 PD 控制器配置为受电模式。

    MCU 将在供电方模式下配置平板电脑 UFP PD 控制器。

    充电器和端口1 PD 控制器将传达 PD 合约、即20V/3A。

    在充电器将20V 电压施加到端口1上的 VBUS 之前、MCU 会将 PD 合约从充电器(20V、3A)传递到平板电脑 UFP PD 控制器。

    一旦平板电脑接受新的 PD 合约、MCU 会将其传递到端口1 PD 控制器、以便充电器可以施加20V 电压并开始为平板电脑充电。

    可能存在一些我还不知道的时间和/或序列限制、但希望我们能用建议的硬件满足这些限制。

    如果您在建议的流程和/或硬件中看到任何问题、请告诉我。

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    TI__Guru**** 2383190 points
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    尊敬的 D. Dimitrov：

    大多数系统功能将取决于由 MCU 控制端口、我能够介绍一些可以使用的控件以及 PD 行为。

    对于每个端口、您可以通过更新 Transmit Source Capabilities (传输拉电流能力)寄存器来修改作为供电方提供的电压。

    您可以通过发送受电方能力寄存器对受电方合约执行相同的操作

    您可以使用端口配置和控制寄存器来修改端口角色。

    状态寄存器报告连接状态和连接类型。

    TRM 详细介绍了这些寄存器。 有些将在更改寄存器时重新协商端口合约、但对于其他寄存器、您必须发送一条命令以断开连接并重新协商端口、以便更改生效。 否则、该端口将保持其当前的连接。

    如您所述、所有端口均可配置为默认配置、然后在某些事件期间由 MCU 进行更新。

    EC 需要做的一件事是管理输入和输出功率、并确保供电端口提供的功率绝不会超过系统灌入的功率。 此外、如果发生这种情况、您还需要管理系统电源从一个端口切换到另一个端口的任何切换。

    需要了解的一个关键问题是、所有供电 PD 合约都必须先签订5V 合约、然后才能协商并提供更高的电压合约。

    若要向 UFP 端口供电、可能需要使用专用的直流/直流转换器。

    谢谢。此致、

    Chris

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    TI__Guru**** 2383190 points
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    Chris、您好！

    为了向 UFP 端口供电、我希望仅使用充电器、并将 VBUS 充电器连接到 VBUS UFP。

    或者、更简单的选项是使用专用充电端口和数据端口。 您是否有 USB-C PD 直通连接的评估板或原理图？

    谢谢！

    Dimitar

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    TI__Guru**** 2383190 points
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    尊敬的 Dimitar：

    遗憾的是、我们没有 USB-C PD 直通的 EVM 或参考板、我也没有看到我们的解决方案能提供 EVM 或参考板。 直通的主要挑战是同步灌电流和拉电流端口、以在 PD 规范所需的时序内广播和协商功率。 这并非易事、我尚未看到 TPS25751具有此作用。 通常、供电方端口将具有专用直流/直流转换器来管理每个端口的电压转换。 如果您仅提供5V 电源、这可能会更容易、但您仍然面临 管理系统功率级别和确保不会广播过多功率的挑战。

    谢谢。此致、

    Chris

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    TI__Guru**** 2383190 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    Chris、您好！

    哇！ 不知何故、我认为直通模式是一种更简单的选择、只需将专用充电端口的 VBUS 和 CC 引脚直接连接到 UFP (平板电脑)端口、然后让用户自行确定。 在这种情况下、UFP PD 控制器将与 Charger PD 和平板电脑 PD 控制器并联、我不确定它是如何工作的。

    此 USB-C PD 似乎是一项相当大的挑战  

    此致、

    Dimitar

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    TI__Guru**** 2383190 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Dimitar：

    是的、当我们在过去研究这种方法时、发现它非常具有挑战性并且微不足道。

    我们不只是将 CC 线路路由到通道的主要原因是、供电方会向系统广播功率、而受电方会根据其自身的能力请求功率、而不会考虑"直通"部分。 一些用例的直通系统需要非常少量的功率(几瓦)、因此需要留出一些空间向最终受电端口广播更少的功率、以便系统可以从电源获取电力。

    此外、USB-C PD 协商对时序有一些基本要求、会使系统更加复杂。 我能想到的主要问题是、5V 合约始终是初始合约、然后需要更高的电压、这意味着您必须让系统上的"直通"端口彼此通信。 这绝不是不可能的、但我们没有相关参考设计、因此需要投入一些精力来使用 EC/MCU 代码和系统架构。

    谢谢。此致、

    Chris