聚焦最高供电能力240W的USB的供电参考设计方案

原作者：
Anand Kannan，anand.kannan@infineon.com
Alexander Guba，alexander.guba@arrow.com

USB供电标准（PD）在不断发展。最近的USB供电规范3.2支持高达240瓦（48V，5A）的拉电流和灌电流功率。本文将讨论USB供电的主要趋势，探索为何在2024年实施USB-C不再视为一种创新，而只是一种采用新设计保持竞争力的良好方案。最后，本文将概述支持240瓦的拉电流和灌电流方案，这种方案采用了英飞凌的初级侧和次级侧控制器、EZ-PD™ PMG1高压微控制器、集成USB-C供电和英飞凌CoolGaN™ 功率晶体管。

目前，USB是一组公认的消费品和汽车应用标准，并快速扩展到工业和电动车部门。1996年诞生的USB 1.0是第一个USB官方版本，支持最大1.5 Mbps的数据传输，最高2.5瓦供电，现在USB已经发展到令人难以置信的水平，可通过单根USB-C线缆支持80 Gbps的数据传输和240瓦供电。即使如此，最近的一次会展上，艾睿电子的展台前还是有超过半数的参观者了解到USB标准已经支持240瓦后，显得非常惊讶。  

USB Type-C接口

让我们深入了解USB Type-C标准接口的详细情况。这种接口的最大优势是其对称设计，因此可以不考虑插入方向——两面插入都可以。这种接口支持高达240瓦供电，兼容HDMI、DisplayPort、雷电协议，还可通过备用模式（Alt Mode）支持其他协议。这些特点对工业产生巨大的影响。

观察图1的公头引脚，CC1和CC2脚——也称为线缆配置引脚——用于控制方向并确定其作用：下行端口（DFP）用于拉电流，上行端口（UFP）用于灌电流，双端口（DRP）同时用于拉电流和灌电流。CC引脚的另一个功能是在协商拉电流和灌电流之间的供电连接时，加快数据传输。

注意有4对差分对，标记为RX/TX，用于USB    5Gbps或更高的传输速度，启用USB 3.1时将采用这几个引脚。以上引线在全双工模式下运行，而2对传统引脚D+/D-位于中心，在半双工模式下运行。标记为SBU（边带使用）的引脚用于备用模式（Alt Modes），比如DisplayPort或Thunderbolt下的视频输出。VBUS引脚用于提供高达240瓦的供电。全部4个外部接地引脚（GND）用于接地。USB-C接口在高传输速率和高功率供电下，必须正确接地。 

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