USB是用于个人和消费电子产品的最为流行的有线连接标准。每年生产的具有USB功能的产品超过20亿台。在 过去的15年内，出现了使USB众多的性能升级，新型USB Type-C™引入了一种可扩展、强健和用户友好的微型 连接器，其势头仍将持续今后的15年。USB Type-C的成功获得首肯；USB Type-C标准已成为采用速度最快的 USB标准，在2014年发布了规范的数月内，就有多种产品问世。

采用USB Type-C连接的产品具有用户接口友好的特点，原因很多。在主机一侧和设备一侧的连接器不存在差 别；通用电缆适合于所有产品；可翻转连接器，并以任何方式插入；插口小，是便携产品的理想选择。此外，USB Type-C电缆通用扩展转接口支持插座/显示可提供明显更低的系统成本，与现有的专用扩展插座相比，复杂性更 低。典型的扩展插座包括，一个DisplayPort中继器和USB集线器，通常用于连接键盘和鼠标，也能支持联网、扬 声器输出和模拟耳机。扩展转接口插座显示配有内置的USB集线器，USB功能也能适用DisplayPort交替模式。 同时，DisplayPort HBR-3比特率可同时支持具有USB 3.0或USB 3.1的4K/60Hz显示。通过在扩展插座或对接 显示设备时增加功率输出，USB Type-C是可用于功率、数据、视频和音频的唯一连接器。

设计人员门正积极忙碌于设计具有USB Type-C支持的新产品和系统芯片。在本白皮书中，介绍了在设计USB Type-C产品以及具有USB Type-C支持的SOC方面所面临和关键挑战和建议的解决方案。

1. 第一项挑战：支持与USB Type-C连接器的一个或另一方位相匹配的双超高速数据通道。
2. 第二项挑战：分离SoC和系统设计，支持具有USB Type-C功能相关产品硬件的多种变体。设计人 员必需了解关于精密模拟电路和高压/高电流开关的规范要求，它们可能是外部分离部件、外部专用 USB Type-C控制器芯片，也可能集成在电源管理IC中或SOC中。
3. 第三项挑战：分离额外的USB Type-C管理软件，所述软件可在主处理器、内部微控制器上执行，或在 电源管理IC中的微控制器上执行，或在外部专用USB Type-C芯片上执行。

挑战1：数据通道实施

USB Type-C连接器是对称的，它复制了大多数信号，使其支持可翻转性，如图1所示。

图1：USB Type-C引出线和旋转对称

对于这类复制，需要支持超高速USB产品的数据通道多路复用器，以及支持交替模式产品的数据通道交叉开关。对于USB Type-C数据通道，设计人员可选择四种实施方案：外部数据通道开关；实施双PHY或双端口；适用内部片上开关；或使用USB-C 数据通道PHY。

外部数据通道开关

外部数据通道开关（或多路复用器，位于SoC或USB芯片集外部 ，请参见图2）常用于支持USB Type-C的商业产品中。现有的高频模拟开关最初是为PCIe、Ethernet、SATA、DisplayPort和其他标准设计的，对其进行重新修改以用于USB Type-C。外部开关解决方案的主要优点在于能够以最快的速度推向市场。其缺点在于成本、PCB面积以及信号质量降低（与具体实施相关）。

图2：关于在基于USB Type-C的端口上实现数据总线路由的逻辑模型

开关中的损失，会影响从USB端口至USB Type-C连接器的总通道损失。对于USB 3.0（正式名称为工作在USB 3.1 Gen1模式下的USB 3.1端口），开关损失（包括丢包）的典型值为1.5dB。对于USB 3.0 Type-C，总通道损失为6.5dB。多出的5dB总通道损失会使从USB端口到连接器的最大PCB路径长度降低至6-7"，具体情况取决于PC的质量和PCB布局。对于某些产品，5dB的通道损失可以接受。然而，对于采用标准A的主机，总通道损失为10dB，对于很多主机实施方案来说，10dB的通道损失都是一项不低的挑战，5dB的通道损失不可能实现。

对于USB 3.1（工作在USB 3.1 Gen2模式下的USB 3.1端口），从芯片到连接器的通道损失是8.5dB。典型的PCB路径距离为4"，但当增加外部开关时，可将PCB路径降至2"或更低。通过采用无内置转接驱动器的外部USB Type-C开关，部分产品可支持USB Type-C（图3）。对于USB 3.0来说，这是恰当的；然而，对于USB 3.1 Gen2模式，所需的转接驱动器为完整的重定时器，它由两个完整的PHY以及大量数字电路构成。对于USB 3.1的成本和功耗，这都会产生不利影响。