PD DRP+OTG 极致简单玩转边充电边传输数据

在USB2.0端口的Data Role里，USB根据数据传输的方向定义了Host/Device/OTG三种角色，其中OTG即可作为Host，也可作为Device，在Type-C中，也有类似的定义，只是名字有了些许修改。

1. DFP (Downstream Facing Port):

下行端口，可以理解为Host或者是HUB，DFP提供VBUS、VCONN，可以接收数据。在协议规范中DFP特指数据的下行传输，笼统意义上指的是数据下行和对外提供电源的设备。

2. UFP (Upstream Facing Port):

上行端口，可以理解为Device，UFP从VBUS中取电，并可提供数据。典型设备是U盘，移动硬盘。

3. DRP (Dual Role Port):

请注意DRP分为DRD (Dual Role Data)/DRP (Dual Role Power)双角色端口，类似于以前的OTG。DRP既可以做DFP(Host)，也可以做UFP(Device)，也可以在DFP与UFP间动态切换。典型的DRP设备是笔记本电脑。设备刚连接时作为哪一种角色，由端口的Power Role决定；后续也可以更改（如果支持USB PD协议的话）。

而在Type-C的Power Role里，同样根据USB PORT的供电（或者受电）情况，USB Type-C将port划分为Source、Sink等power角色。

Power Role 详细可以分为：

1. Source Only

2. 默认Source，但是能够通过PD Power Role Swap切换为Sink模式

3. Sink Only

4. 默认Sink，但是能够通过PD Power Rale Swap切换为Source模式

5. Source/Sink 轮换

6. Sourcing Device （供电的Device，如显示器）

7. Sinking Host（受电的Host，如笔记本电脑）

欧盟法规宣称，从2024年起，USB Type-C接口（USB-C）将成为欧盟电子设备的通用标准。USB-C将作为欧盟通用端口，允许消费者使用任何USB-C充电器为任何品牌设备充电。“通用充电”要求将适用于所有手持手机、平板电脑、数码相机、耳机、便携式扬声器、手持式电子游戏机、电子阅读器、耳塞、键盘、鼠标和便携式导航系统。而到2026年，这些要求也将适用于笔记本电脑。

随着USB-C接口的普及，越来越多的设备开始采用这种接口。由于USB-C接口的高效性和便携性，使各种设备之间的连接和数据传输变得非常方便快捷，它们不仅提供了强大的功能，还为我们的日常生活和工作带来了极大的便利，USB-C口正成为发展趋势。

图1：USB-C生态产品图

通常USB-C口使用On-the-Go (OTG)功能的时候是比较耗电的，那么充电和数据传输是否可以同时进行呢？要想实现边USB PD快充边传输数据，通信芯片必须要带USB Type-C DRP功能，像TI的TPS25750等都是很好的选择。不过市场上很多USB-C接口要实现此功能，仍需要靠软件进行编程，设计与使用相对复杂。一种更简便的方法是使用来自慧能泰（www.hynetek.com）的HUSB239芯片。

图2：HUSB239引脚定义和封装图

HUSB239是慧能泰新推出的一款高度集成的全自主式USB Type-C和USB PD DRP控制器，最高支持48V 5A功率传输应用。HUSB239支持CC逻辑、USB PD协议和传统私有协议。用户可将HUSB239自由配置为Sink或DRP角色。此外还支持识别调试附件和音频附件。HUSB239可在两种模式下运行：I2C模式和GPIO模式。在I2C模式下，HUSB239工作于I2C从机模式，I2C主机可以访问HUSB239配置设置、读取状态并实现供电角色切换（Power Role Swap, PR_Swap）、数据角色切换 (Data Role Swap, DR_Swap)、VDM定制信息等高级功能。在I2C模式下，HUSB239还支持USB PD PPS、 USB PD SPR AVS、USB PD EPR AVS、USB PD 48V/5A EPR RDO。在GPIO模式下作为Sink，可通过VSET和ISET所接电阻设置请求的电压和电流，最大支持请求28V/3.25A。当HUSB239作为Source时支持5 V输出，通过SRC_ISET引脚配置广播电流。HUSB239的超低工作电流有助于系统降低总功耗。

芯片特性

•完全自主USB Type-C & PD DRP控制器

• 兼容USB Type-C 2.1规范和USB PD3.1规范

• 可配置为DRP或Sink角色，支持可选的附件模式

• Sink支持高至48V/5A 

–GPIO 支持 FPDO 5V/9V/12V/15V/20V/28V，最大3.25A

–I2C支持FPDO 5V/9V/12V/15V/20V/28V/36V/48V

–I2C支持PPS/SPR AVS/EPR AVS

–支持BC1.2、Apple divider 3、QC2.0、AFC

• Source 支持 5V3A 

–支持BC1.2，PD 5V3A

–SRC_ISET可控制广播电流

•可配置Try.SRC和Try.SNK功能

•支持SOP’检测，模拟eMarker功能

• I2C 模式下支持 PR_SWAP、DR_SWAP和VDM等高级功能

• OVP，UVP, OTP 保护  

• VDD和VBUS引脚均可为HUSB239供电

• 3 mm x 3 mm QFN-16L封装

图3：HUSB239典型应用电路和评估板照片

特点一：可配置为DRP或Sink角色，支持可选的附件模式

用户可将HUSB239自由配置为Sink或DRP，此外还支持识别调试附件和音频附件。这既能提高设备使用灵活性：用户无需携带多个专用充电器或转接头，一个设备可以满足多种充电需求，也能减少因不同设备需要不同充电器而导致的冗余和浪费。HUSB239支持新型应用场景：如双向充电功能，允许设备间相互共享电量，特别是在紧急情况下提供备用电源。HUSB239支持供电角色切换（Power Role Swap），数据角色保持不变，仅切换供电角色，就能实现手机等设备边充电边传输数据，这种做法有个好处就是数据不用重连，连接听歌或者投屏的时候，插上充电数据不掉，体验非常好。HUSB239还支持数据角色切换（Data Role Swap），也就是供电角色保持不变，仅切换数据角色，也可以实现手机等设备边充电边传输数据。HUSB239在蓝牙音箱、笔记本、平板、5G数据卡、可充电手电筒等领域都能很好的应用，更符合未来发展趋势。随着USB Type-C标准逐渐成为行业统一规范，具备DRP特性的设备能够更好地适应不断发展的充电与数据传输标准要求。

图4：在DRP模式下，连接电源设备时，HUSB239可用作Sink。Sink可根据要求支持高达48 V/5A的电压电流。

图5：在DRP模式下，连接负载设备时，HUSB239可作为电源输出端，提供5V的供电源。

图6：在仅作为Sink角色时，连接电源设备（Source），HUSB239可被用作Sink端口，并且可根据需求支持最高达48 V5 A的电压电流。

特点二：支持AFC和QC2.0

采用HUSB239的设备端支持AFC和QC2.0快充协议，可以为多种品牌的移动设备提供快速且智能的充电服务，减少用户等待充电完成的时间，提高使用体验。

图7：在Sink模式下支持AFC MAX 12V传统协议检测

图8：在Sink模式下支持QC2.0 MAX 12V传统协议检测

特点三：支持 SOP’ 检测，模拟 eMarker

确保USB Type-C连接器能够正确识别并兼容不同类型的线缆和设备，实现更安全、高效的电力传输和数据通信。在使能HUSB239模拟eMarker功能后，比如当一个140 W power source与HUSB239连接后，同时检测到另一个CC有1 KΩ下拉电阻，触发Source发送SOP’消息，HUSB239因为支持SOP’消息，故可模拟eMarker响应Discover Identity，进而握手USB PD EPR 28V。

图9：关闭模拟eMarker功能，通过普通USB Type-C线只能诱骗出最大FPDO 20 V

图10：开启模拟eMarker功能，并通过普通USB Type-C线即可诱骗出ERP 28V

特点四：SRC ISET控制广播电流

SRC_ISET引脚作为电流配置引脚，通过设置该参数可以调整供电设备作为源端时提供的最大电流强度。在USB PD协议中，源设备会通过CC线与连接的Sink设备进行通信，协商并确定合适的电压和电流水平。通过SRC_ISET来限定最大输出电流，可以确保不超过设备或电缆的安全承载能力，避免过载引发的发热、损坏或其他安全问题。允许设备根据自身性能、电池状态以及连接设备的需求动态调整输出电流，实现灵活快速充电。不同设备对充电电流的要求不同，SRC_ISET有助于确保与各种设备的兼容性，并优化充电效率。

图11：当SRC ISET PIN = 3.3V上拉时，HUSB239以5V/3A作为电源输出

图12：当SRC ISET PIN = Float时, HUSB239以5V/1.5A作为电源输出

图13：当SRC ISET PIN = GND时，HUSB239以5V/0.5A作为电源输出

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