USB Type-C? 和 USB Power Delivery (PD) 的引入將永遠改變我們與筆記本電腦/平板電腦/智能手機和配件的交互方式 一根電纜提供電源和數據，無需預先配置到哪一端或設備是主機還是客戶端。電源可以來自兩端或設備，電源角色可以根據條件動態變化。隨著 USB PD 2.0 設備進入市場，我們立即目睹了幾個用例，推動了我們認為可能的范圍。

圖 1 顯示了主機、集線器和外設的常見配置。目的是通過集線器為主機充電，同時為硬盤驅動器供電并在顯示器上保持無損圖像。但是當你拔下充電器插頭時會發生什么？

圖 1：由 USB PD 集線器供電的 USB PD 主機

嗯，這取決于，這就是手頭的問題。在許多系統中，權力角色交換不夠快；由于USB PD主機成為電源，數據和視頻連接短暫失敗。其他系統在原始電源角色建立后進入備用模式（如TI的快速交換），確保即使充電器從USB PD集線器上移除也有穩定的電壓可用。

圖 2：由 USB PD 主機供電的 USB PD 集線器

盡管設計人員使用 USB PD 2.0 找到了解決此問題的方法，但很明顯，需要一種通用方法來提供設備之間的互操作性和一致性。

新的 USB PD 3.0 規范引入了一種解決方案，可在 USB Type-C 和 USB Power Delivery 生態系統中提供更加一致的用戶體驗。原始來源必須認識到權力已被移除并啟動權力角色交換。原始接收器必須以比正常 PD 電壓變化期間所允許的速度快得多的速度向原始源供電。這兩個組件允許原始電源在斷電情況下保持供電。

當源將 CC 線拉至 490mV 以下 60-120μs 時，將啟動快速角色交換。圖 3 顯示了集成到TPS65983B中的信號組件。

TPS65983B 是一款獨立式 USB Type-C 和 USB 供電 (PD) 控制器，可在 USB Type-C 連接器中提供電纜插入狀態和方向檢測。在電纜檢測過程中，TPS65983B 會在 CC 線上使用 USB PD 協議進行相應傳輸。當完成電纜檢測和 USB PD 協商之后，TPS65983B 會使能相應的電源路徑，并配置內部和外部（可選）多路復用器的交替模式設置。 CC 引腳上的混合信號前端可為 Type-C 電源提供默認值 (500mA)、1.5A 或 3A 三種電流、檢測電纜插入事件、確定 USB Type-C 電纜方向以及遵循指定的雙相標記編碼 (BMC) 和物理層 (PHY) 協議自主協商 USB PD 合約。端口電源開關在 5V 電壓下可為傳統 USB 電源和 Type-C USB 電源提供高達 3A 的下行電流。當 USB PD 電源用作供電器件（主機）、受電器件（設備）或供電-受電器件時，附加的雙向開關路徑可在最高 20V 的電壓下為其提供高達 3A 的電流。此外，TPS65983B 也可用作上行數據端口 (UFP)、下行數據端口 (DFP) 或者雙角色數據端口。端口數據多路復用器可實現端口與頂部或底部 D+/D– 信號對之間的 USB 2.0 HS 數據傳輸，并且具有一個 USB 2.0 低速端點。

如我們所見，每條 CC 線上都有一個低電阻下拉。斷電后，TPS65983B 內部控制器將在適當的時間內啟用這些下拉，向消費者發出快速角色轉換即將發生的信號。

圖 3：CC 快速角色交換信令

接收到快速角色交換消息后，主機必須非常迅速地采取行動。它具有不到 150μs 的時間來承擔源角色并在 3A 時提供高達 5V 的電壓。在正常條件下，假設典型值為 30mV/μs，5V 電源的開啟時間約為 158μs。為了滿足新規范，需要一個更快、更動態的解決方案。幸運的是，TPS65983B 集成了源電源和接收電源路徑。它能夠動態更改內部功率 FET 的開關時間以滿足新的時序要求，并且可以動態重新配置限流設置以處理因快速導通時間而導致的浪涌電流增加。下面的圖 4 顯示了從舊源到新源的 VBUS 切換，以保持 VBUS 上的恒定電源。

圖 4：快速角色交換期間的 VBUS

USB Type-C 和 USB PD 現在可以提供必要的框架來完成用戶體驗。TPS65983 不僅提供所需的 USB PD 3.0 信號，還包括功率 FET 和電源路徑控制，以完成快速角色交換的實施。不再需要專有或離散的實現。使用 TPS65983B 進行快速切換從未如此簡單。