TUSB320HI/LI：USB Type - C 配置通道逻辑和端口控制的理想之选

在当今的电子设备领域，USB Type - C 接口凭借其小巧、可逆以及强大的供电和数据传输能力，成为了众多设备的标配。而 TUSB320HI 和 TUSB320LI 这两款器件，在 USB Type - C 端口的配置通道逻辑和端口控制方面发挥着关键作用。今天，我们就来深入了解一下这两款器件。

文件下载：tusb320li.pdf

器件概述

TUSB320HI 和 TUSB320LI 是德州仪器（TI）推出的用于 USB Type - C 端口的配置通道（CC）逻辑器件，它们能实现端口连接检测、电缆方向检测、角色检测以及 Type - C 电流模式控制等功能。这两款器件向后兼容 USB Type - C 规范 1.0，支持高达 3A 的电流通告和检测，可配置为下行端口（DFP）、上行端口（UFP）或双角色端口（DRP），并且具备低电流消耗和宽电源范围等优点，适用于工业级温度范围。

特性亮点

规范兼容性

TUSB320 完全符合 USB Type - C 规范 1.1，同时向后兼容 1.0 规范，这使得它能够与各种遵循不同规范的 USB Type - C 设备进行良好的适配。

电流支持与角色配置

支持高达 3A 的电流通告和检测，能够满足不同设备的供电需求。通过 PORT 引脚，可灵活配置为 DFP、UFP 或 DRP 三种角色。在 DFP 模式下，可通过 I2C 调整电流广告；在 DRP 模式下，还支持 Try.SRC 和 Try.SNK 功能，方便设备在连接其他双角色设备时明确角色。

通道配置与检测

利用 CC 引脚实现 USB 端口连接检测、电缆方向检测和角色检测，以及 Type - C 电流模式（默认、中等和高）的控制。同时，还具备 VBUS 检测功能，确保端口连接的稳定性。

控制方式

支持 I2C 或 GPIO 控制，用户可以根据实际需求选择合适的控制方式。在 I2C 模式下，可通过相关寄存器进行更精细的配置；在 GPIO 模式下，通过 OUT1、OUT2 和 OUT3 引脚输出相关信息。

应用场景广泛

TUSB320 适用于多种类型的设备，包括主机、设备、双角色端口应用，如移动电话、平板电脑、笔记本电脑以及各种 USB 外设等。无论是作为供电设备还是受电设备，它都能发挥出色的性能。

详细技术分析

端口角色配置

• DFP（下游端口）：将 PORT 引脚拉高可配置为 DFP。在该模式下，TUSB320 会在 CC 引脚呈现 Rps，并初始广告默认的 USB Type - C 电流。若系统需要，可通过 I2C 调整电流广告。不过，需要注意的是，TUSB320 作为 DFP 时，不能与 USB Type - C 1.0 的 DRP 设备连接，这是由于规范的向后兼容性问题。
• UFP（上游端口）：将 PORT 引脚拉低可配置为 UFP。此时，TUSB320 在 CC 引脚呈现下拉电阻，通过监测 CC 引脚电压确定连接的 DFP 所广告的电流模式，并在成功连接后将信息传递给系统。
• DRP（双角色端口）：PORT 引脚浮空时为 DRP 模式。TUSB320 在该模式下会在 UFP 和 DFP 之间切换，并且支持 Try.SRC 和 Try.SNK 功能。当启用 Try.SRC 时，TUSB320 会尝试以 DFP 角色连接；启用 Try.SNK 时，则尝试以 UFP 角色连接。

Type - C 电流模式

TUSB320 默认广告的 Type - C 电流为 USB2.0 最大 500 mA 或 USB3.1 最大 900 mA。若需要更高的电流，可通过 I2C 寄存器配置为 1.5A 或 3A。当广告 3A 电流时，系统设计者需确保 $V_{DD}$ 不低于 3.5V。

功能模式

• 未连接模式：这是 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。设备会根据 PORT 引脚的配置进行相应操作，并且可以通过 I2C 更改模式配置。
• 活动模式：当 USB 端口连接成功后进入活动模式，所有 GPIOs 和 I2C 可读写。此时，TUSB320 会通过相应引脚向系统传递连接信息。若要更改模式配置，可按照特定的 I2C 操作序列进行。
• 死电池模式：当 $V_{DD}$ 不可用时进入此模式，CC 引脚默认呈现下拉电阻，以确保设备在电池没电时仍能正常充电。
• 关机模式：TUSB320L 的 EN_N 引脚拉高或 TUSB320H 的 EN 引脚拉低时进入关机模式，此时设备处于低功耗状态，CC 引脚同样默认呈现下拉电阻。

编程与寄存器

TUSB320 支持通过 I2C 进行编程，可对设备的各种功能和参数进行配置。不同的寄存器具有不同的功能，如 MODE_SELECT 寄存器可用于设置设备的工作模式，CURRENT_MODE_ADVERTISE 寄存器可用于调整电流广告等。

应用设计实例

DRP 模式（I2C 模式）

在 DRP 模式的 I2C 应用设计中，需要注意以下几点：

• 电源配置：$V_{DD}$ 范围为 2.75V 至 5V，可使用 VBAT 供电，并在 VDD 引脚附近放置 100nF 电容。
• I2C 模式设置：将 ADDR 引脚拉低或拉高可使设备进入 I2C 模式，这里将 ADDR 引脚接地，使 I2C 地址为 0x47。SDA 和 SCL 引脚需上拉至 1.8V 或 3.3V，当拉至 3.3V 时，需确保 $V_{DD}$ 不低于 3V。
• 端口模式控制：PORT 引脚浮空时为 DRP 模式，也可通过 I2C 的 MODE_SELECT 寄存器进行控制。
• VBUS 检测：VBUSDET 引脚需通过 900kΩ 电阻连接到 $V{BUS}$，以保护设备免受高电压影响。

DFP 模式（I2C 模式）

DFP 模式的设计与 DRP 模式类似，但在电源和电容配置上有所不同。$V{DD}$ 通常设置为 5V，并且需要在 $V{BUS}$ 上配置至少 120µF 的电容。

UFP 模式（I2C 模式）

UFP 模式下，$V{DD}$ 同样可设置为 5V，$V{BUS}$ 上的电容范围为 1 至 10µF。此外，若 $V_{BUS}$ 保证不超过 5.5V，可通过二极管为 TUSB320 供电。

总结

TUSB320HI 和 TUSB320LI 是两款功能强大、性能稳定的 USB Type - C 配置通道逻辑和端口控制器件。它们在兼容性、电流支持、功能模式和应用设计等方面都具有出色的表现，为电子工程师在设计 USB Type - C 相关设备时提供了可靠的选择。在实际应用中，工程师们需要根据具体需求合理配置器件参数，并注意相关的设计要点，以确保设备的正常运行。

你在使用 TUSB320 器件时遇到过哪些问题呢？或者对于 USB Type - C 接口的设计，你有什么独特的见解吗？欢迎在评论区分享你的经验和想法。