USB Type-C和USB PD的應用可以說才剛剛開始，現在就談它的安全問題似乎有點多余，因為多數人都還沒有遇到，不會把這個問題放在心上，但對真正的業內人士來說，這絕不是一個毫無意義的話題。

相比過去的USB應用來說，USB Type-C接口和USB PD協議顯然要復雜得多，能力也強得多，其實現形式也多種多樣，這就帶來不同產品之間的兼容性問題。2015年，相關組織和企業在美國進行了一次所謂的“插拔大會”，會上把各家帶來的產品放在一起進行相互的插拔試驗以檢驗其兼容能力，結果在離開的時候只有三家公司的6個樣品還活著，其他的樣品都在插拔過程中死掉了，這就給眾多的參與者提了一個醒，在參與這樣的應用時應該把安全放在第一位，否則，即使你的產品功能再好，一樣會在使用中很快死掉，最終也會退出市場，甚至可能讓你賠得傾家蕩產。

USB PD的應用給使用USB Type-C接口的應用帶來了一個很大的變化，就是其接口上傳遞的電源電壓可以高達20V，電流可高達5A，最多可以傳送100W的功率給受電端使用，大大拓展了USB接口的應用范圍。但是，USB Type-C接口上的VBUS和CC端之間的距離太近了，它們實際上就緊靠在一起，如下圖所示：

這是USB Type-C插座的腳位分布圖，其中的VBUS就是最高電壓達20V（現在已經擴展到21V）的承載端。CC1和CC2都是CC的備選端，其選中與否由插頭插入的方向決定，被選中者作為CC使用，成為設備與電纜及另一設備通訊交流的渠道，其信號的最高電壓為5V，剩下的另一個端子就成為VCONN端，供電端借此端子向電纜的內部電路供電。

由于CC上的最高電壓為5V，很多接口器件就會采用比5V工作電壓稍高的設計和制程來制作，一旦VBUS和它短路，高電壓就會進入該端子，對內部電路造成不可恢復的損傷，從而造成設備故障。下面這幅圖算是對這個問題的形象化描述：

一個標準的USB Type-C接口控制器是非常簡單的，它要做的事情基本上就是用上拉電阻標識本端口所在的設備為供電端、用下拉電阻標識本端口所在的設備為受電端、為電纜提供VCONN電源、識別電流供應/通過能力、確定電纜連接關系以及在完成接入識別以后開啟VBUS通道等，由于不涉及提高VBUS電壓，VBUS上的電壓最多就是5V，所以采用低壓制程是完全可以的，其電路聯通以后的模型大致示意如下：

下面是它們的具體實現示意圖：

這是供電端的，

這是受電端的。如果一臺設備既可以做供電端，又可以做受電端，則其電路模型就是這樣的了：

這種設備可以擔任兩種角色，實用中具體采用哪一種需要雙方進行協商或是人工進行選擇，這就要進行通訊，通訊是經由CC通道完成的，其上傳遞的信息以BMC雙相編碼的方式進行，雙方溝通的語言就是USB PD規范所定義的協議了。

借助USB PD協議，供需雙方不僅可以商定各自的角色，也可以商定實際需要的電壓和電流的大小，因而為實際的應用提供了巨大的方便，但也帶來了隱患：如果VBUS電壓已經提高了而CC端的耐壓電壓只比5V高一點點，一旦兩者之間發生短路，損害的出現就是自然的了。

為了避免CC端因為和VBUS短路而造成損害，立锜科技的所有USB Type-C接口控制器和其它集成了該部件的器件都采用了高壓工藝來提高CC端的耐壓，它們全部可以承受20V以上的電壓沖擊。下面的波形圖展示了CC在工作過程中和20V VBUS發生短路的情形，由于CC端具有20V以上的耐受能力，短路狀況消除以后，信號又回到了正常狀態：

CC端為什么會和VBUS短路呢？除了上面提到的兩者相臨以外，這些因素也是需要考慮到的：使用者可能隨意地插拔、扭動接插件，有的人甚至可能是用很粗魯的方式來對待它們，這都很容易直接造成短路事故或是破損，這種情形在接插件和電纜老化以后就更容易發生，因而是必須提早進行防范的。下圖所示資料就說明了立锜產品的防護能力：

在一個實際的系統中，通常不會只是存在我們已經談及的電路部分，MCU的存在幾乎是必然的事情，實際上USB PD的應用策略通常都是由它來制定的。如果MCU在發出指令使USB Type-C接口輸出20V的電壓以后的某個時刻就死掉了，事情將會如何發展？這種情形你在使用電腦的時候一定遇到過，這不就是“宕機”嗎？

一種很合理的推測是你的受電端可能在這個時候發生變化，例如它只需要一個5V的電壓了，這既可能發生在一臺設備的內部，也可能發生在設備更換的時候，而處理電源輸入的電路可能就只能接受5V電壓，20V的電壓一定會讓它死掉，所以這個“宕機”的狀況很可能是一個災難的開始。

對于這種問題，立锜的USB Type-C/PD控制器是這樣預防的：它定時向MCU發送中斷信號，MCU在正常情況下就會去響應此中斷，例如它會詢問這控制器“你有什么事啊？”，這一問好了，USB Type-C/PD控制器知道MCU還活著，它就回答說“啊啊，沒事啊，我就是給你打個招呼問個好”之類的，然后繼續工作下去。如果MCU長時間不理會它，比如像下圖所示的200ms了還不響應，控制器就主動斷掉輸出，把自身的狀態改變成受電端的狀態，同時把輸出端的儲能主動釋放掉使電壓降下來，使得任何設備接上去都是安全的，這樣就避免了系統“宕機”可能帶來的災難性影響。

USB PD的應用將USB總線的供電能力提高到了100W，如果在這種情況下出現VBUS和GND的短路，可能帶來的危險也是很大的，立锜的應用方案又是如何破解此問題的呢？下面的應用電路可以看到我們的做法：

這個電路的核心是RT1711P，是一款通過USB-IF認證的單端口控制器，其主要特性如下圖所示：

我相信很少有人會在這里去看一款產品的詳細信息，所以不想花時間去把里面的英文變成中文，有需要的請再給我信息，我用另外的方法來滿足你。

在上面的原理圖中，RT1711P的EN端的狀態是與VBUS的狀態有關的，當VBUS與GND短路時，EN端將變成低電平，這將使RT1711P復位成為SINK狀態，也就是受電端的狀態，同時VBUS路徑開關會關閉，確保短路狀況不會再造成任何危害。下圖是對此電路的更清晰描述：

實際上，在VBUS和GND發生短路的那一刻，為之供電的DC/DC會遇到負載突然加大的問題，其OCP功能會開始運作，由于電壓降低而帶來的UVP功能也會啟動，而電流的增長也會讓RT1711P本身的OCP功能被觸發，但此短路現象又會造成RT1711P本身的復位過程，到底哪一個先起作用，就看實際的過程是怎樣的了。了解了這一切以后，對于VBUS和GND的短路現象應該就可以放心了，不會有什么東西會造成損壞。

相對而言，RT1711P是一個中等規模的USB Type-C/PD控制器，可以用在單USB接口的應用中，此端口既可以作為DFP（下行端口），也可作為UFP（上行端口），也可以是雙重角色的端口（DRP）。如果你要設計的系統很簡單，你也可以選擇RT1711H，這是一款輕量級的USB Type-C/PD控制器，下面這幅圖是對它的簡介：

如果要設計雙端口的設備，RT1712會是更好的選擇，它可以同時完成兩個端口的管理，下圖是對它的簡介：

用它構成的系統大概長成這個樣子：

在某些應用中，要使用獨立的USB Type-C/PD控制器會造成系統太復雜，長期而言就不會有什么競爭優勢，這時候就要將其功能和其他功能集成在一起而構成單芯片的完整系統，下圖所示的電路就是這樣的示例：

這是AC/DC轉換器二次側的控制器，其中已經集成了USB Type-C/PD控制器，MCU也被集成在其中，可以根據需要任意設計它可以支持的應用協議，已經在某些要求嚴格的廠商中得到應用，下圖是由它和RT7786一起構成的完整AC/DC轉換器的電路圖：

電源網上已經有由此方案構成的產品的拆解資料，有興趣的可以去看看，其中的另一顆器件RT7786也算是一款爆品，下表列出來的是它的一些標準版本，可供讀者應用時參考。

從中可以看到，RT7786能夠支持的保護功能也是非常多的，用戶可以根據自己的需要進行選型配置，之所以能夠如此，完全得益于它是一款數字化的控制器的緣故，可以靈活改變其配置。

如果你對支持USB PD應用的AC/DC轉換器要求不太高，或許你也可以選擇這樣的簡單設計：

這已經被簡化了許多，那么這樣的應用還可不可以簡化呢？答案是可以的，立锜還有很多產品可以滿足你的需求，可考慮到篇幅已經夠大了，我就在這里打住吧，有需要的讀者請與我們的各個業務部門聯系，以便找到最符合自己需要的產品。