全功能 Type-C
参考链接
TYPEC-CC 逻辑芯片-E-MARK 数据线-浅析 TYPE-C PD 浅谈（二）- E-Marker TYPE-C PD 浅谈（三） USB TYPEC CC 检测原理（重要的） typec 音频配件模式 What is an E-Marker in a USB Type-C Cable and How Does It Work?
1 概述
全功能 Type-C 接口采用 24 针设计，支持多种功能协议。
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USB 2.0 信号
- DP/DN 各一对
- DP1 与 DP2 相连
- DN1 与 DN2 相连
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高速信号线
- 4 对差分信号（两发两收）：
- SSTXP/N1（发送 1）
- SSRXP/N1（接收 1）
- SSTXP/N2（发送 2）
- SSRXP/N2（接收 2）
- 4 对差分信号（两发两收）：
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控制信号
- CC1/CC2：负责设备识别和快充协议握手
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辅助信号
- SBU1/SBU2：
- 在 DP 模式下传输 AUX 通道信号
- 在音频适配模式下传输音频信号
- SBU1/SBU2：
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电源
- 4 个 VBUS（电源）
- 4 个 GND（地）
2 角色定义
| 术语 | 全称 | 描述 |
|---|---|---|
| DFP | Downstream Facing Port | 主机设备端口 |
| UFP | Upstream Facing Port | 从机设备端口 |
| DRP | Dual Role Port | 双重角色端口（可主可从） |
| Source | - | 供电设备 |
| Sink | - | 受电设备 |
3 原理图分析
全功能的 Type-C 原理图往往比较简单，分为以下几个方面
- VBUS 电源控制
- 信号线上的 TVS
- 与 AP 的数据线连接
- CC 上的电阻（往往使用芯片控制）
3.1 VBUS 电源控制
问：为什么需要控制 VBUS 答：作为 device 时，需要由 host 供电而不是自己供电。例如如果电常在，那么在 Android 下作为 otg 的从机时，无法通过 host 的 VBUS 接入从而触发 otg 设备发现，从而导致 otg 无法识别。
可使用电源开关芯片，例如 GS7615
绿色为电流路径，通过 EN 控制开关，负责 Type-C 母口的 VBUS 引脚供电
问：手册中提到“2.5V to 5.5V Input Voltage Range”，是指受控信号的电压范围还是控制信号的电压范围？如果是受控信号的电压范围，那么是否需要考虑如作为快充时，超过 5.5V 的 VBUS 情景 答：
3.2 信号线上的 TVS
两个作用：电压钳位 和 能量吸收
可以看到，原理图中对四对高速信号、USB2.0 信号以及 CC 信号做了保护，连接的是靠近 Type-C 端的信号位置，而不是经过耦合电容后的信号
问：“连接的是靠近 Type-C 端的信号位置，而不是经过耦合电容后的信号”也是精心设计的吗？ 答：
问：SBU 信号不用保护吗？还是说以及连接了电阻，有释放路径，所以不用 TVS 保护？ 答：
- 关于选型 原理图中使用的是 JEU0524 TVS 阵列
| 参数 | 意义 | 考虑重点 |
|---|---|---|
| VRWM=5.0V | 反向工作电压 | 电压裕度不足 → 误触发 |
| VBR=6.0~9.0V | 反向击穿电压 | VBR 过高 → 保护延迟损坏 IC |
| VC≤[email protected] | 钳位电压 | VC 过高 → IC 过压击穿 |
| VESD=±15kV | ESD 防护电压 | ESD 等级不足 → 接口频繁损坏 |
低结电容 0.5pF 确保信号完整性
3.3 与 AP 的数据线连接
- 3.0 的高速信号会使用电容进行耦合
- 2.0 的 DP/M 则不适用电容进行耦合
- SBU 上也有耦合电容
另外，AP 的 TX 信号，使用 0.1uF/16V 电容；而 RX 使用 0.22uF/16V 电容
问：这里的电容容值不同是有何考虑？ 答：
问：靠近母口的高速 RX 都用 220K 电阻下拉到地，作用是什么？ 答：
3.4 CC 上的电阻
原理图上使用 FUSB302 控制，常用的还有 HUSB311
将 CC 接入芯片，AP 通过 INT 和 I2C 与芯片进行交互，芯片控制 CC 上的电阻/电流源，从而改变 Type-C 设备的角色
作为 source 的设备，cc 应该通过一个叫 Rp 的电阻(或者电流源)上拉； 作为 sink 的设备，cc 应该通过一个叫 Rd 的电阻下拉
3.4.1 反转判断
根据这个电阻，就可以识别电缆连接是不是反转了，原理如下：
USB 线里面只有一根 CC 线，DFP 可以根据两个 CC 上的电压，判断是否接入了设备，以及是否翻转
3.4.2 通过 CC 引脚上的电压通过 UFP，DFP 的电流能力
作为 UFP(从机)，Rd 是固定的 5.1kΩ，DFP 改变 DFP 侧的上拉电阻 Rp/电流源电流大小，UFP 通过检测 CC 引脚上的电压处于什么范围，得知 DFP 的电流能力
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DFP 使用上拉电阻 Rp 上拉到 5V
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DFP 使用上拉电阻 Rp 上拉到 3.3V
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DFP 使用电流源
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精度要求 上拉的电压精度，上拉电阻 Rp 的阻值精度，电流源的电流大小精度都有一定的要求，才能保证 CC 上的电压在一定的范围内
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电流能力对应 CC 上的电压范围
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插入时的电压变化示例
4 E-Marker 芯片
4.1 E-Marker 芯片的核心作用
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功能定义
- 存储在 USB Type-C 线缆中的芯片，用于宣告线缆的能力参数（如功率传输、数据传输速率等）和唯一标识信息（ID）。
- 通过数字通信协议（如 USB PD）向主机（DFP）和设备（UFP）提供线缆的详细规格。
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强制使用场景
- 功率传输：支持 5A 电流或功率超过 60W（如 20V/5A 100W）的线缆。
- 数据传输：速率超过 USB 2.0（480 Mbps）的线缆（即 USB 3.1 及以上规格）。
- 例外情况：极少数特殊设计的线缆可能豁免（需符合 USB-IF 规范）。
4.2 USB Type-C 线缆的通信机制
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CC 线与 VCONN 供电
- 当 DFP（主机） 和 UFP（设备） 通过线缆连接时：
- 一根 CC 线（Configuration Channel）维持默认功能（检测连接方向、协商功率/数据）。
- 另一根 CC 线切换为 VCONN，用于为 E-Marker 芯片供电（典型电压 3.3V）。
- 目的：确保 E-Marker 在无外部电源时仍可被主机读取信息。
- 当 DFP（主机） 和 UFP（设备） 通过线缆连接时：
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数据传输分类
- USB 2.0 线缆：仅需支持 480 Mbps，无需 E-Marker（除非功率超 60W）。
- USB 3.1/3.2/4 线缆：速率 ≥ 5 Gbps，必须嵌入 E-Marker（因超 USB 2.0 速率上限）。
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