USB Type-C 电力传输电路设计电力传输电路设计
USB Type-C™ 规范引入了通过 USB 提供可扩展电力传输的新选择，但该规范错综复杂，开发人员面临着安全
和布局问题。
USBType-C™ 规范引入了通过 USB 提供可扩展电力传输的新选择，但该规范错综复杂，开发人员面临着安全和布局问题。
本文将介绍 USB Type-C（也称为 USB Type-C）插座解决方案，并指导开发人员如何在新设计中集成和布设这些 USB Type-
C 插座连接器，以便为外部设备安全地提供可扩展 USB 电源。
USB Type-C 简介
最初的 USB 1.1 标准规定最大电流为 500 毫安 (mA) @ 5 V（2.5 W），USB 2.0 允许的最大电流相同。而 USB 3.1 规范有所
改变，其允许最大 900 mA 的电流。所有这些标准都使用常见的矩形 USB 连接器。但是，随着 USB 变得无处不在，其应用
及相关需求在连接器兼容性和电力传输能力方面也随之增加。
这些需求促成了 USB Type-C™ 标准的发展。USB Type-C 不是数据传输规范，而是一种新的微型 USB 连接器标准。纵观其
历史，USB 一直受到连接器兼容性问题的困扰。只要插入标准矩形 USB Type-A 连接器，必定会受到墨菲定律的困扰：无论
用户如何插入该极化连接器，总是插反（图 1）。即使以正确的方向插入，该连接器也可能无法正确就位，导致需要不断地颠
倒连接器并重新插入。
鉴于极化 Type-A 连接器的大尺寸，为了更容易地集成在小型消费类设备上，开发人员开发了尺寸较小的极化连接器类型：梯
形的微型和迷你型连接器。即使是这些连接器，对于开发人员和用户来说也有与 Type-A 相同的方向问题。
新型 USB Type-C 连接器（图 1 右下方）仅略大于Android智能手机和物联网 (IoT) 设备上的 USBmicro-B 连接器。它同时取
代了计算机（主机）和设备连接器，从而只需一条线就可以连接各种设备。此外，USB Type-C 连接器没有锁扣且没有首选方
向，无论如何插入，都可实现稳固连接。
USB Type-C 连接器引脚排列和功率级
USB Type-C 连接器支持 USB 2.0 和 USB 3.1。当用于 USB 3.1 时，标准要求其同时支持向后兼容 USB 2.0，并且在新设计
中推荐使用这种方式。但是，对于低数据速率设计，该连接器也可仅用于 USB 2.0。
观察 USB Type-C 连接器插座的引脚排列，四个接地引脚 (GND) 布置在连接器的外侧（图 2）。这有助于提高抗噪性，并且
还可以轻松连接到金属接地连接器外壳。中间是两对标准 USB 2.0 双向数据引脚 D+ 和 D-，它们对于所有 USB Type-C 数据
传输应用都是必需的。USB 3.1 具有独立的高速数据发送和接收路径，接收引脚 RX1+ 和 RX1 与 RX2+ 和 RX2- 相对排在两
侧。USB 3.1 发送数据路径同样是 TX1+ 和 TX1- 与相对的 TX2+ 和 TX2-。
USB Type-C 连接器标准还支持视频传输，包括 DisplayPort 和HDMI。该标准称之为交替模式，本文不做介绍。
在这种背景下，重要的是 USB Type-C 连接器标准规定的最大传输电流高达 5 V 下 3.0 A，功率高达 15 W。USB 电力传输标
准 v2.0 更进一步，它规定支持 USB 3.1 的 USB Type-C 连接器可以提供高达 100 W 的功率（20 V，5 A）。该功率由四个
VBUS 引脚输出。这使 USB接口从辅助电源成为主电源。
实施 USB Type-C 连接器设计可能会非常棘手
若要在项目中支持高达 100 W 的功率，需要谨慎执行电路板布局步骤，确保用户和开发人员的安全。大多数项目都不需要如
此高的功率；例如，对于电流非常高的智能手机充电器，其额定电流可能为 3.0 A。但是，多数商用 USB Type-C 连接器的常
见最佳设计是 VBUS 和 GND 引脚之间为 5.0 A。AmphenolFCI的 USB 3.1 10137062-00021LF Gen 1 直角型 USB Type-C
连接器支持这种设计（图 3）。
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