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一粒金砂(中级)

怎么样设计USB Type-C PD接口的显示器和电视? [复制链接]

随着USB Type-C接口的普及,越来越多的手机和笔记本电脑都支持通过C接口输出视频。这个小巧而精密的接口,大有把传统的HDMI和DisplayPort接口取而代之的架势。特别是usb4的推出,更是为USB TYPE-C接口一统有线接口形态奠定了基础。

 

在这样的背景下,显示器和电视机采用USB Type-C接口就成为了必然。那么怎样来设计基于USB-C接口的显示器和电视机才能具有更好的兼容性,并通过认证呢?下面让我们来抽丝剥茧的对显示器过渡到USB Type-C接口的设计过程进行阐述。

 

第一种形态,单USB-C接口的便携显示器。

 

在USB-IF协会发布USB Type-C标准后,第一个推出该接口显示器的厂商是华硕。

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华硕没有选择在原有的台式显示器上推出首款USB Type-C显示器,而是特立独行的推出了便携式的显示器来搭配最先进的C接口。这似乎是为了完全突出USB Type-C接口既能够传输功率又能够传输视频的特性而生的一款产品,完美的诠释了一根USB Type-C线搞定所有传输的设计初衷。这个产品的功能结构图如下:

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这种便携显示器,只需要一颗USB PD控制芯片,类似LDR6023M或者LDR6282即可实现功率和电源的同步传输。对于轻便的便携式显示器来说,这种技术架构最合适不过了。

 

 

第二种形态,单USB-C接口,同时具有HDMI/USB扩展和直流/交流供电的台式显示器。

 

这是桌面式显示器的典型形态,整个显示器通过直流圆口获得24V/3A的大功率输入,或者是交流电输入,内置大功率AC/DC变换电路。这种显示器的电源,除了为显示器自身供电外,还可以为通过USB-C接口接入到显示器手机或者笔记本电脑提供30W~40W左右的功率输出,像极了苹果具有MAGSAFE电源输出的显示器。

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Dell这款U2720QM就比较霸气了,USB Type-C接口除了可以传输4k高清视频外,还可以提供最高90W的输出功率给外接USB-C设备。这类显示器的技术架构如下图所示:

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从图中可以看出,USB PD主控芯片,例如LDR6282、LDR6023D、LDR6290等,都能够同时控制USB-C接口和电源模块。使得电源模块和USB-C控制模块完美配合,解决USB-C接口显示器所需要的各种复杂功能。

 

第三种形态,独立功能的双USB-C接口 +一个HDMI接口的显示器。

 

这种显示器具有双USB-C接口,但是两个口的功能不同,其中一个口是全功能的口,可以用来传输视频信号以及电源功率。另外一个口,只能够用来传输功率信号,不可用于传输视频信号。实际上相当于把显示器常用的圆形直流供电口修改为USB-C供电口。此类显示器的线路结构简单,特别适合于低成本的便携式显示器。

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第四种形态,双全功能USB-C接口+ HDMI接口的显示器(俗称双盲插USB-C显示器)。

 

这种显示器具有更为先进的技术。两个USB-C接口都是全功能的,既可以传输电源功率,又可以传输视频信号。还可以实现两个USB-C接口之间的功率互传。从任一USB-C接口输入进来的电源功率,在保留了足够的功率作为显示器自身的电源供应后,富余的功率,都可以通过另外一路USB-C接口,传输给智能设备。由于不再需要记住两个USB-C接口的区别,可以任意插入。这种USB-C显示器,又被形象的称为双盲插USB-C接口显示器。

 

这种显示器设计架构,既可用于便携式显示器,也可用于台式显示器。对于便携显示器市场,双全功能USB-C接口,毫无疑问是消费者的最佳选择。因为便携显示器插拔接口的操作会比较频繁,如果需要区分两个外观完全相同的接口的功能,消费者会不胜其烦。即便是对于台式显示器,考虑到未来所有电源适配器都将统一到USB-C接口,提前布局为通过USB-C接口供电,也是产品规划中非常有前瞻性的策略。

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显然,要实现这么复杂功能的双全功能USB-C接口显示器,内部电路也是相对比较复杂的。通过对具有这类功能的主流显示器的拆解,我们发现了实现这一功能的核心,是一颗名为LDR6282的芯片。这颗芯片能够实现对两个USB-C接口的电源和数据通路管理。完美解决双USB-C全功能实现时,各种复杂的兼容性问题。以下是LDR6282的应用电路图。

 

由于讲述几种的产品形态比较多,需要完整的参考设计图请下方留言

 

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双USB-C接口 +一个HDMI接口的显示器 这种比较新颖,为什要双usb

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双USB-C,一个接口供电,一个接口接数据  详情 回复 发表于 2021-3-25 09:03

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一粒金砂(中级)

火辣西米秀 发表于 2021-3-24 21:13 双USB-C接口 +一个HDMI接口的显示器 这种比较新颖,为什要双usb

双USB-C,一个接口供电,一个接口接数据

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明白了  详情 回复 发表于 2021-3-25 20:44

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Legendary008 发表于 2021-3-25 09:03 双USB-C,一个接口供电,一个接口接数据

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