TUSB320HI/LI：USB Type - C 配置通道邏輯和端口控制的理想之選

在當今的電子設備領域，USB Type - C 接口憑借其小巧、可逆以及強大的供電和數據傳輸能力，成為了眾多設備的標配。而 TUSB320HI 和 TUSB320LI 這兩款器件，在 USB Type - C 端口的配置通道邏輯和端口控制方面發揮著關鍵作用。今天，我們就來深入了解一下這兩款器件。

文件下載：tusb320li.pdf

器件概述

TUSB320HI 和 TUSB320LI 是德州儀器（TI）推出的用于 USB Type - C 端口的配置通道（CC）邏輯器件，它們能實現端口連接檢測、電纜方向檢測、角色檢測以及 Type - C 電流模式控制等功能。這兩款器件向后兼容 USB Type - C 規范 1.0，支持高達 3A 的電流通告和檢測，可配置為下行端口（DFP）、上行端口（UFP）或雙角色端口（DRP），并且具備低電流消耗和寬電源范圍等優點，適用于工業級溫度范圍。

特性亮點

規范兼容性

TUSB320 完全符合 USB Type - C 規范 1.1，同時向后兼容 1.0 規范，這使得它能夠與各種遵循不同規范的 USB Type - C 設備進行良好的適配。

電流支持與角色配置

支持高達 3A 的電流通告和檢測，能夠滿足不同設備的供電需求。通過 PORT 引腳，可靈活配置為 DFP、UFP 或 DRP 三種角色。在 DFP 模式下，可通過 I2C 調整電流廣告；在 DRP 模式下，還支持 Try.SRC 和 Try.SNK 功能，方便設備在連接其他雙角色設備時明確角色。

通道配置與檢測

利用 CC 引腳實現 USB 端口連接檢測、電纜方向檢測和角色檢測，以及 Type - C 電流模式（默認、中等和高）的控制。同時，還具備 VBUS 檢測功能，確保端口連接的穩定性。

控制方式

支持 I2C 或 GPIO 控制，用戶可以根據實際需求選擇合適的控制方式。在 I2C 模式下，可通過相關寄存器進行更精細的配置；在 GPIO 模式下，通過 OUT1、OUT2 和 OUT3 引腳輸出相關信息。

應用場景廣泛

TUSB320 適用于多種類型的設備，包括主機、設備、雙角色端口應用，如移動電話、平板電腦、筆記本電腦以及各種 USB 外設等。無論是作為供電設備還是受電設備，它都能發揮出色的性能。

詳細技術分析

端口角色配置

• DFP（下游端口）：將 PORT 引腳拉高可配置為 DFP。在該模式下，TUSB320 會在 CC 引腳呈現 Rps，并初始廣告默認的 USB Type - C 電流。若系統需要，可通過 I2C 調整電流廣告。不過，需要注意的是，TUSB320 作為 DFP 時，不能與 USB Type - C 1.0 的 DRP 設備連接，這是由于規范的向后兼容性問題。
• UFP（上游端口）：將 PORT 引腳拉低可配置為 UFP。此時，TUSB320 在 CC 引腳呈現下拉電阻，通過監測 CC 引腳電壓確定連接的 DFP 所廣告的電流模式，并在成功連接后將信息傳遞給系統。
• DRP（雙角色端口）：PORT 引腳浮空時為 DRP 模式。TUSB320 在該模式下會在 UFP 和 DFP 之間切換，并且支持 Try.SRC 和 Try.SNK 功能。當啟用 Try.SRC 時，TUSB320 會嘗試以 DFP 角色連接；啟用 Try.SNK 時，則嘗試以 UFP 角色連接。

Type - C 電流模式

TUSB320 默認廣告的 Type - C 電流為 USB2.0 最大 500 mA 或 USB3.1 最大 900 mA。若需要更高的電流，可通過 I2C 寄存器配置為 1.5A 或 3A。當廣告 3A 電流時，系統設計者需確保 $V_{DD}$ 不低于 3.5V。

功能模式

• 未連接模式：這是 TUSB320 的主要工作模式，在此模式下，$V_{DD}$ 可用，所有 IO 和 I2C 均正常工作。設備會根據 PORT 引腳的配置進行相應操作，并且可以通過 I2C 更改模式配置。
• 活動模式：當 USB 端口連接成功后進入活動模式，所有 GPIOs 和 I2C 可讀寫。此時，TUSB320 會通過相應引腳向系統傳遞連接信息。若要更改模式配置，可按照特定的 I2C 操作序列進行。
• 死電池模式：當 $V_{DD}$ 不可用時進入此模式，CC 引腳默認呈現下拉電阻，以確保設備在電池沒電時仍能正常充電。
• 關機模式：TUSB320L 的 EN_N 引腳拉高或 TUSB320H 的 EN 引腳拉低時進入關機模式，此時設備處于低功耗狀態，CC 引腳同樣默認呈現下拉電阻。

編程與寄存器

TUSB320 支持通過 I2C 進行編程，可對設備的各種功能和參數進行配置。不同的寄存器具有不同的功能，如 MODE_SELECT 寄存器可用于設置設備的工作模式，CURRENT_MODE_ADVERTISE 寄存器可用于調整電流廣告等。

應用設計實例

DRP 模式（I2C 模式）

在 DRP 模式的 I2C 應用設計中，需要注意以下幾點：

• 電源配置：$V_{DD}$ 范圍為 2.75V 至 5V，可使用 VBAT 供電，并在 VDD 引腳附近放置 100nF 電容。
• I2C 模式設置：將 ADDR 引腳拉低或拉高可使設備進入 I2C 模式，這里將 ADDR 引腳接地，使 I2C 地址為 0x47。SDA 和 SCL 引腳需上拉至 1.8V 或 3.3V，當拉至 3.3V 時，需確保 $V_{DD}$ 不低于 3V。
• 端口模式控制：PORT 引腳浮空時為 DRP 模式，也可通過 I2C 的 MODE_SELECT 寄存器進行控制。
• VBUS 檢測：VBUSDET 引腳需通過 900kΩ 電阻連接到 $V{BUS}$，以保護設備免受高電壓影響。

DFP 模式（I2C 模式）

DFP 模式的設計與 DRP 模式類似，但在電源和電容配置上有所不同。$V{DD}$ 通常設置為 5V，并且需要在 $V{BUS}$ 上配置至少 120μF 的電容。

UFP 模式（I2C 模式）

UFP 模式下，$V{DD}$ 同樣可設置為 5V，$V{BUS}$ 上的電容范圍為 1 至 10μF。此外，若 $V_{BUS}$ 保證不超過 5.5V，可通過二極管為 TUSB320 供電。

總結

TUSB320HI 和 TUSB320LI 是兩款功能強大、性能穩定的 USB Type - C 配置通道邏輯和端口控制器件。它們在兼容性、電流支持、功能模式和應用設計等方面都具有出色的表現，為電子工程師在設計 USB Type - C 相關設備時提供了可靠的選擇。在實際應用中，工程師們需要根據具體需求合理配置器件參數，并注意相關的設計要點，以確保設備的正常運行。

你在使用 TUSB320 器件時遇到過哪些問題呢？或者對于 USB Type - C 接口的設計，你有什么獨特的見解嗎？歡迎在評論區分享你的經驗和想法。