安森美半导体灵活、小巧、低功耗的USB Type-C方案加速系统设计
随着技术的演进和人们对充电功率和数据传输速率的需求不断提高，usb type-c应运而生。usb type-c是下一代usb连接器、端口和电缆的标准，支持双向电源和正反逆插，提供更高的充电功率和更高的数据传输速率，为用户带来更高的性能和更多的便利，也为设计人员和制造商提供简洁性，将越来越广泛地用于智能手机、平板电脑、扩展坞、适配器等终端设备。ihs预计2019年基于 usb type-c的设备出货量将超过20亿，为40%的usb总市场容量（tam）。据abi research，到2020年约一半的智能手机和93%的笔记本电脑将含usb type c互联。
针对这最新的市场趋势，安森美半导体为市场提供完整的type-c和usb-pd方案，包括usb type-c和usb-pd控制器、超高速开关、端口保护方案、转接驱动器等。这些方案支持双角色端口 （drp）、下行端口 （dfp） 和上行端口 （ufp），具有业界更低功耗、更小尺寸（比基于mcu的方案小达95%），提供更简化和灵活的优势。
图1：安森美半导体的主要type-c和pd产品
usb标准及连接器的演进 usb的出现可远追溯到1996年，当时推出的usb 1.0传输速度为1.5 mbps。然后2000年推出的usb 2.0传输速度提高到480mbps，提供最大2.5 w （0.5 a，5 v）的功率，随后usb 3.0的数据传输速度提高到5gbps，最大功率提高至4.5 w （0.9 a，5 v）。而最新的第二代usb 3.1将数据传输速度提升至10gbps。
usb type-c是新型的连接器。usb标准的原始设计是usb type a，为扁平的矩形。type a端口大多用于主机设备，如台式电脑、笔记本电脑、游戏机和媒体播放器。usb micro b连接器较小，主要见于外围设备。现在行业标准正在向usb type-c发展，支持usb 3.1和usb-pd，提供单个连接器/电缆，免去多个电缆和连接器的麻烦。usb type-c端口最大功率可达15 w （3 a，5 v）。对于usb 3.1，若采用支持usb-pd的type-c连接器，最高功率可达100 w （5 a，20 v）。
图2：随着技术的演进，功率快速增长
usb type-c主要应用 在智能手机、平板电脑等应用中，usb type-c主要作为充电接口和用于超高速数据的传输，当用作充电接口时，支持usb-pd和快充，通常仅一个插槽。安森美半导体针对此类应用的type-c及usb-pd产品主要有支持pd的可编程的type-c 控制器fusb302b、符合usb 3.1 gen-ii的type-c超高速开关fusb340 、支持tcpc的type-c pd端口控制器fusb307b、type-c或usb2.0 d+/d-高速端口保护开关fsusb242等。
在用于计算机时，usb type-c实现多个双角色端口和用于超高速数据的传输，并用作宽范围的电源输入/输出端口，安森美半导体用于计算机的type-c产品主要有fusb340 、fusb307b、fusb252等。
对于ac-dc适配器，行业设计正带动增加的功率密度，需要支持可编程（pps）。安森美半导体主要提供准谐振pwm控制器fan604和具有src默认状态的100w usb type-c 可编程的控制器fusb302bt。
如何降低usb 3.x的插入损耗 在支持usb 3.x的type-c环境中可实现超高速数据传输，在这环境下的大多数应用都需要一个转接驱动器来减小插入损耗，如图像传感器、汽车信息娱乐系统、平板电脑、游戏系统、手机、虚拟实境（vr）设备、有源电缆、打印机/扫描仪、高清显示器、基座/集线器等。
电缆插入损耗可能会因不同的供应商、电缆量规、类型而有所不同，而接口对电缆损耗性能有很大影响。fr4损耗因线长、所采用的介质和布线而有所不同。但电缆和fr4的损耗都取决于采用的数据速率。例如，9英寸fr4以5 gbps传输时约有3.9 db 损耗，但以10 gbps传输时有 6.9 db损耗。如果用24英寸fr4以5 gbps传输时的损耗从3.9 db增至9.6 db，以10 gbps传输时的损耗从6.9 db增至16.8 db。因此，这增加了的插入损耗，需要转接驱动器。
第1代和第2代usb 3.1能提供更高的数据速率，但会带来在usb有源电缆设计中减轻信号完整性损失的挑战。有源电缆的长度和性能将推动对转接驱动器和高质量互联的需要，必须识别其速度能力，且尺寸和低功耗是关键。
性能出色的转接驱动器可减少码间串扰，避免因不想要的信号失真影响传输，还有助于符合usb3.x眼图高度和总抖动规范。
安森美半导体的单通道转接驱动器如nb7npq701m、nb7vpq701m和双通道转接驱动器nb7npq702m、nb7vpq702m支持usb 3.1应用，同时支持第一代usb 3.1 （5gbps） 和第二代usb 3.1 （10gbps）数据率，扩展信号距离达36英寸fr4 或 5m电缆@ 5gbps、达10英寸fr4 @ 10gbps。其单通道转接驱动器与同类器件相比，眼高增加20%，抖动降低20%。
10gbps usb3.1超高速开关 fusb340是10gbps usb3.1超高速开关，典型带宽达10 ghz，具有1.5 v至5 v的宽vdd范围，提供2kv hbm esd保护，符合jedec标准，有源功耗低于12 ua，关断功耗低于1 ua，在2.5ghz时的插入损耗仅-1 db，采用18引脚的tmlp小型封装（2.0mm x 2.8mm x 0.4mm），是适用于手机、平板电脑、笔记本电脑、超便携应用所需的可正反逆插的type-c usb 3.1连接器的小型分立方案。
与竞争方案相比，fusb340具有更宽的电源电压范围、更快的数据速率、更高的带宽、低插入损耗、更低的差分插入损耗（-28 db）、更低的差分串扰（-44 db）、更低的icc关断值（1 ua）和icc有源值（0.03 ma）、更少引脚数、更小封装（比竞争方案至少小40%）和更薄高度。
usb 3.1 type c连接器保护方案 在保护方面，安森美半导体采用两个esd8704器件保护超高速线路，8个esd7471保护低速和辅助线路。esd8704具有超低电容、低esd钳位电压，接触及空气放电± 30 kv，满足iec61000-4-2 level 4，采用2.5 x 1.0mm udfn封装。而esd7471提供双向瞬态电压抑制，接触及空气放电± 20 kv，满足iec61000-4-2 level 4，具有1.0 x 0.6 mm2的小外形。
总结 安森美半导体提供灵活和易于集成的usb type-c和usb-pd控制器方案支持最新的usb type-c标准，易于设置和配置，支持固件/提供驱动器用于通用嵌入式控制平台，功耗仅为竞争方案的1/20，尺寸减少达95%，并针对usb3.x的超高速应用，提供转接驱动器、超高速开关和保护方案等全系列方，这些都是usb3.x设计人员的福音，此外，安森美半导体的usb解决方案网页也使用户轻松获得关键应用的优化方案，加速他们的系统设计。
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针对这最新的市场趋势，安森美半导体为市场提供完整的type-c和usb-pd方案，包括usb type-c和usb-pd控制器、超高速开关、端口保护方案、转接驱动器等。这些方案支持双角色端口 （drp）、下行端口 （dfp） 和上行端口 （ufp），具有业界更低功耗、更小尺寸（比基于mcu的方案小达95%），提供更简化和灵活的优势。
图1：安森美半导体的主要type-c和pd产品
usb标准及连接器的演进 usb的出现可远追溯到1996年，当时推出的usb 1.0传输速度为1.5 mbps。然后2000年推出的usb 2.0传输速度提高到480mbps，提供最大2.5 w （0.5 a，5 v）的功率，随后usb 3.0的数据传输速度提高到5gbps，最大功率提高至4.5 w （0.9 a，5 v）。而最新的第二代usb 3.1将数据传输速度提升至10gbps。
usb type-c是新型的连接器。usb标准的原始设计是usb type a，为扁平的矩形。type a端口大多用于主机设备，如台式电脑、笔记本电脑、游戏机和媒体播放器。usb micro b连接器较小，主要见于外围设备。现在行业标准正在向usb type-c发展，支持usb 3.1和usb-pd，提供单个连接器/电缆，免去多个电缆和连接器的麻烦。usb type-c端口最大功率可达15 w （3 a，5 v）。对于usb 3.1，若采用支持usb-pd的type-c连接器，最高功率可达100 w （5 a，20 v）。
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usb type-c主要应用 在智能手机、平板电脑等应用中，usb type-c主要作为充电接口和用于超高速数据的传输，当用作充电接口时，支持usb-pd和快充，通常仅一个插槽。安森美半导体针对此类应用的type-c及usb-pd产品主要有支持pd的可编程的type-c 控制器fusb302b、符合usb 3.1 gen-ii的type-c超高速开关fusb340 、支持tcpc的type-c pd端口控制器fusb307b、type-c或usb2.0 d+/d-高速端口保护开关fsusb242等。
在用于计算机时，usb type-c实现多个双角色端口和用于超高速数据的传输，并用作宽范围的电源输入/输出端口，安森美半导体用于计算机的type-c产品主要有fusb340 、fusb307b、fusb252等。
对于ac-dc适配器，行业设计正带动增加的功率密度，需要支持可编程（pps）。安森美半导体主要提供准谐振pwm控制器fan604和具有src默认状态的100w usb type-c 可编程的控制器fusb302bt。
如何降低usb 3.x的插入损耗 在支持usb 3.x的type-c环境中可实现超高速数据传输，在这环境下的大多数应用都需要一个转接驱动器来减小插入损耗，如图像传感器、汽车信息娱乐系统、平板电脑、游戏系统、手机、虚拟实境（vr）设备、有源电缆、打印机/扫描仪、高清显示器、基座/集线器等。
电缆插入损耗可能会因不同的供应商、电缆量规、类型而有所不同，而接口对电缆损耗性能有很大影响。fr4损耗因线长、所采用的介质和布线而有所不同。但电缆和fr4的损耗都取决于采用的数据速率。例如，9英寸fr4以5 gbps传输时约有3.9 db 损耗，但以10 gbps传输时有 6.9 db损耗。如果用24英寸fr4以5 gbps传输时的损耗从3.9 db增至9.6 db，以10 gbps传输时的损耗从6.9 db增至16.8 db。因此，这增加了的插入损耗，需要转接驱动器。
第1代和第2代usb 3.1能提供更高的数据速率，但会带来在usb有源电缆设计中减轻信号完整性损失的挑战。有源电缆的长度和性能将推动对转接驱动器和高质量互联的需要，必须识别其速度能力，且尺寸和低功耗是关键。
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10gbps usb3.1超高速开关 fusb340是10gbps usb3.1超高速开关，典型带宽达10 ghz，具有1.5 v至5 v的宽vdd范围，提供2kv hbm esd保护，符合jedec标准，有源功耗低于12 ua，关断功耗低于1 ua，在2.5ghz时的插入损耗仅-1 db，采用18引脚的tmlp小型封装（2.0mm x 2.8mm x 0.4mm），是适用于手机、平板电脑、笔记本电脑、超便携应用所需的可正反逆插的type-c usb 3.1连接器的小型分立方案。
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