Type-C吸纳万物，连接世界
type-c吸纳万物，连接世界
近几年type-c的成功加速了各大厂商追求极致轻薄的脚步，以往笔电上常见的vga、hdmi显示器接口、rj45网口等逐渐消失，甚至usb type-a接口数量都被削减。取而代之的是以type-c接口及其拓展坞组成的解决方案。
一个全功能type-c接口可以通过拓展坞分出视频接口（dp/hdmi/vga）、usb接口、网口、sd/tf卡插槽、耳机孔等，解决多种媒体需求。受益于usb pd协议，type-c接口支持给笔记本电脑快充，也可以给外围设备供电，真正做到吸纳万物，连接世界。
拆积木一样把拓展坞拆开
为实现视频信号输出、网络连接、外接移动硬盘、u盘、键鼠和快速充电功能，type-c扩展坞需要集成usb pd协议芯片、hub芯片和usb网卡芯片；从设备安全性考虑，还需要集成usb限流保护和esd静电防护。精简的拓展坞系统组成如下图所示。
沁恒微电子在usb领域深耕多年，可以提供一站式type-c拓展坞方案，真正实现usb pd协议芯片、hub芯片、usb网卡芯片、usb与dp模拟开关、限流保护和esd静电防护全覆盖。免去繁琐的选型和调试过程，方案专业且成熟，芯片适配性和兼容性有保证。以下是一款经典type-c方案原理。
典型type-c接口包括4对超速差分线、2对d+/d-、1对sbu、2条cc线、4条vbus和4条地线。usb 3.x/usb4有多个规范，下文统一表述为usb 3.x/usb4。usb 3.x/usb4通过超速差分线传输，usb 2.0通过d+/d-传输。usb2.0、usb 3.x/usb4在线路上相互独立。完整的type-c接口定义如下图。
usb2.0拓展结构
usb hub芯片可从type-c的单个usb2.0拓展出多个usb2.0接口，供用户外部连接移动硬盘、u盘、键鼠等设备。在hub拓展的usb2.0接口下，内置usb网卡芯片即可拓展网络连接功能。由于hub拓展的usb口对外连接下游设备，工作环境复杂，建议加入过流保护和esd静电防护等。usb2.0典型拓展结构如图中左侧线路。
①hub芯片ch334/ch335
沁恒提供ch334/ch335等usb hub芯片，覆盖qfn、sop和lqfp等封装形式。以ch334为例，该芯片支持高性能的mtt模式，mtt模式下4个tt处理器各对应1个端口，并发处理，性能高于单个tt处理器分时复用的stt模式。芯片上行端口支持 usb2.0高速480mbps传输速率，下行端口支持usb2.0高速480mbps、全速12mbps和低速1.5mbps。芯片采用工业级设计，外围精简，得益于5个usb收发器均为自研，可有效降低系统功耗和成本。
②低功耗usb网卡芯片ch397
ch397是一款高集成度、低功耗的usb网卡芯片，支持10m/100m以太网，免安装驱动程序或可选厂商驱动程序。该芯片支持休眠模式和低功耗睡眠模式，可通过魔术包和网络唤醒包等事件进行远程唤醒，支持utp cat5、cat6双绞线，传输距离达120米。
③usb限流配电开关芯片ch217
ch217是一款可调限流门限的usb端口电源开关芯片。芯片内部集成了过流保护、过温保护、欠压保护等模块，支持不超过2.7a的可编程电流，在下游设备短路时可以限制输出电流从而保护供电系统。
④esd保护芯片ch412
ch412是一款四路esd保护二极管阵列芯片，能够承受iec 61000-4-2规定的最高±15kv人体放电和±8kv接触放电esd脉冲。
type-c输出dp视频信号
type-c可通过alt mode传输dp信号，如果需要hdmi，可以另加第三方的dp转hdmi芯片。alt mode使用超速差分线，不占用usb2.0，因此type-c的usb2.0和dp可以共存。若使用一半超速差分线传输dp信号，则usb 3.x和dp信号也可以共存，缺点是dp的带宽受限。若采用全部超速差分线，则可以提供完整的dp性能，该模式下usb 3.x不再可用。如下图中间线路。
超高速模拟开关芯片ch482d/ch482x/ch9445f
需要同时使用usb 3.x和dp功能时，信号可通过多路复用器切换；沁恒超高速模拟开关芯片ch482、4x6通道超高速模拟开关ch9445f等适用于超高速usb 3.x/usb4、dp等差分信号的切换场景。
拓展坞的调度处理中心，pd单片机ch543
拓展坞从笔记本/手机等设备要电，或经由辅助供电接口为笔记本/手机充电，甚至从type-c接口协商dp信号，均需要通过usb pd协议实现。
与采用外置pd收发器和控制器的方案不同，沁恒提供内置usb pd收发器和控制器的单片机ch543。该芯片可实现alt mode下dp信号的切换与协调；作为pmic可用于电源管理，支持受电端、供电端、drp等角色，支持正反充，最大pd快充功率100w（20v@5a）。ch543还支持可编程灌电流，可通过fb引脚控制dc-dc分512档逐级调节dc-dc输出电压。
作为控制核心，ch543不但能管理usb pd相关事务、监控输入电压，还可以通过自带的usb主机或设备接口连接至usb hub，实现billboard功能；或搭配ch217动态控制电流门限。ch543内置pwm、spi、uart等常规外设，用户可根据需要拓展自定义功能。
本方案支持两种供电模式：不使用辅助电源时，拓展坞及其下游系统通过type-c公口从笔记本电脑、手机等设备取电；使用辅助电源时，可以通过辅助电源给笔记本电脑、手机等设备充电，同时为拓展坞及其下游设备供电。两种模式均支持usb pd快充，辅助电源可以额外支持qc等快充协议。具体供电方式如下图所示。
以上type-c拓展坞方案免驱、即插即用，将usb高速数据传输、dp视频接口、100m以太网和usb pd快充功能四合一。wch拥有相对丰富的pc和笔电周边产品线，广泛应用于笔记本电脑、手机、游戏主机等典型场景，支持多种操作系统。除上述产品外，基于对连接技术和mcu内核等长期研究形成的核心技术ip，沁恒微电子还提供种类丰富的pd芯片、usb接口转换芯片、低功耗蓝牙soc及青稞risc-v内核连接型/无线型/互联型mcu。
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为实现视频信号输出、网络连接、外接移动硬盘、u盘、键鼠和快速充电功能，type-c扩展坞需要集成usb pd协议芯片、hub芯片和usb网卡芯片；从设备安全性考虑，还需要集成usb限流保护和esd静电防护。精简的拓展坞系统组成如下图所示。
沁恒微电子在usb领域深耕多年，可以提供一站式type-c拓展坞方案，真正实现usb pd协议芯片、hub芯片、usb网卡芯片、usb与dp模拟开关、限流保护和esd静电防护全覆盖。免去繁琐的选型和调试过程，方案专业且成熟，芯片适配性和兼容性有保证。以下是一款经典type-c方案原理。
典型type-c接口包括4对超速差分线、2对d+/d-、1对sbu、2条cc线、4条vbus和4条地线。usb 3.x/usb4有多个规范，下文统一表述为usb 3.x/usb4。usb 3.x/usb4通过超速差分线传输，usb 2.0通过d+/d-传输。usb2.0、usb 3.x/usb4在线路上相互独立。完整的type-c接口定义如下图。
usb2.0拓展结构
usb hub芯片可从type-c的单个usb2.0拓展出多个usb2.0接口，供用户外部连接移动硬盘、u盘、键鼠等设备。在hub拓展的usb2.0接口下，内置usb网卡芯片即可拓展网络连接功能。由于hub拓展的usb口对外连接下游设备，工作环境复杂，建议加入过流保护和esd静电防护等。usb2.0典型拓展结构如图中左侧线路。
①hub芯片ch334/ch335
沁恒提供ch334/ch335等usb hub芯片，覆盖qfn、sop和lqfp等封装形式。以ch334为例，该芯片支持高性能的mtt模式，mtt模式下4个tt处理器各对应1个端口，并发处理，性能高于单个tt处理器分时复用的stt模式。芯片上行端口支持 usb2.0高速480mbps传输速率，下行端口支持usb2.0高速480mbps、全速12mbps和低速1.5mbps。芯片采用工业级设计，外围精简，得益于5个usb收发器均为自研，可有效降低系统功耗和成本。
②低功耗usb网卡芯片ch397
ch397是一款高集成度、低功耗的usb网卡芯片，支持10m/100m以太网，免安装驱动程序或可选厂商驱动程序。该芯片支持休眠模式和低功耗睡眠模式，可通过魔术包和网络唤醒包等事件进行远程唤醒，支持utp cat5、cat6双绞线，传输距离达120米。
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④esd保护芯片ch412
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作为控制核心，ch543不但能管理usb pd相关事务、监控输入电压，还可以通过自带的usb主机或设备接口连接至usb hub，实现billboard功能；或搭配ch217动态控制电流门限。ch543内置pwm、spi、uart等常规外设，用户可根据需要拓展自定义功能。
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