USB Type-C 如何减少消费者电源适配器的混淆——并减少全球电子垃圾
消费电子行业面临着巨大的电子废物问题。最新的全球电子废物监测报告显示，每年生产约 100 万吨电源适配器。这些充电器随便携式消费设备一起提供，例如笔记本电脑、平板电脑、手机、相机、智能扬声器、电动工具和许多其他类型的产品。
在功能上，这些适配器非常相似。它们能够在 85 V 至 264 Vac 的电源输入电压范围内工作，可在世界任何地方使用。此外，对于大多数设备而言，它们的额定输出功率低于 100 W。然而，如今制造商很少能够使用一个设备的适配器为不同的产品供电。事实上，该行业已经成功地创建了一系列外观相似但功能不兼容的基本桶形电源连接器版本（见图 1）。
图 1：电源适配器和电池充电器中使用了各种桶形连接器。 （来源：赛普拉斯）
这给消费者带来了困惑，他们发现很难将一种类型的筒形连接器与另一种类型区分开来。当设备的电源适配器丢失或损坏时，购买更换件需要仔细检查更换件是否与所需设备兼容。而每次用户需要或想要更换电子设备时，充电器都会被丢弃，这增加了世界电子垃圾的堆积。
理想情况下，消费者将能够在多个设备上使用相同的电源适配器和连接器。这种通用连接器将改善用户体验，并为制造商节省他们目前生产和运送每件产品的适配器所产生的成本。
不需要新的行业联盟来制定协调一致的响应，因为这样的连接器已经存在，易于实施且随时可用：USB Type-C 连接器。该接口受最新的 USB Power Delivery (PD) 协议支持，该协议是为耗电设备提供最大 100 W（最高 20 V，最高 5 A）的行业标准。
USB Type-C 的消费者友好特性
USB - 通用串行总线 - 是一种接口技术，为数据通信和电力传输提供协议。 USB 标准制定组织——USB 实施者论坛 (USB-IF)——概述了用于验证 USB 设备是否符合标准的严格测试规范。它还严格执行标记为 USB 认证的设备的互操作性要求。
结果是，通过经验，消费者了解到连接器或电缆上出现 USB 标志表明它与任何其他带有 USB 标志的设备兼容。此外，USB Type-C 连接器和电缆本身对消费者来说非常友好，因为它是可逆的且方向不可知。
对于消费者而言，在采用USB Type-C充电器作为电池供电设备的通用电源之前，无需重新学习或养成新习惯。这包括笔记本电脑和智能手机以及不发送和接收数据的设备，例如智能扬声器、剃须刀和电动工具等。 USB Type-C 充电器今天已经很容易获得：超过 500 个第三方 USB Type-C来自多家制造商的适配器、充电器和移动电源可随时在线或在全球商店购买。
通过使用 USB Type-C 作为通用电源连接器而不是专有的桶形连接器，设备制造商减少了其对电子垃圾问题的贡献。 OEM 还可以选择节省将电源适配器与其产品捆绑在一起时产生的生产和运输成本。蓝牙耳机、运动相机和其他类似设备的制造商已经采取措施，在他们的新产品中默认不附带充电器。
如今，惠普、戴尔、苹果、联想、宏碁、华硕、华为和三星等品牌的数百款笔记本电脑和手机都配备了 USB Type-C 电源接口和充电器。近期，USB Type-C电源在笔记本电脑和手机中的普及率将达到100%。
实现全新 USB Type-C 电源接收器设计的最快方法
支持通用电池充电器的 USB 技术现已准备好部署。 USB 标准通过“主机”（例如充电器）与“受电设备”之间的通信实现互操作性。
USB-PD 协议下的通信使受电设备能够：
- 通过 USB Type-C 数据线连接时检测充电器
- 发现充电器支持的电源配置文件 - 指定参数，包括提供给受电设备的最大电压和电流
- 从充电器支持的电源配置文件中指定设备所需的配置文件
由于 USB 技术结合了数据通信和电源传输协议，产品营销人员和开发人员可能会担心，与桶形连接器的简单、不可配置、无信号的电源电路相比，设计实施更加困难、复杂和冗长.事实上，通过 USB Type-C 插座的 USB PD 3.0 电源输入系统的概念验证设计可以在几分钟内完成。实现生产设计也非常简单，只需要很少的组件和固件开发。
对 USB Type-C 电源输入进行概念验证设计的最快途径是使用具有内置 USB PD 3.0 控制器、收发器和协议固件的开发套件。例如，基于 EZ-PD CYPD3177 BCR 芯片的 Cypress Semiconductor CY4533 EZ-PD™ 桶形连接器更换 (BCR) 套件是一个信用卡大小的小型电路板，其中包括一个 USB Type-C 插座、EZ-PD BCR芯片，配置输入电流和电压所需的少量简单组件。该套件使产品开发人员能够快速为其设计制作 USB Type-C 电源输入原型，从而取代筒形连接器。
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图 2：使用 Cypress Semiconductor 的 EZ-PD BCR 套件为智能扬声器创建通用 USB Type-C 电源输入。 （来源：赛普拉斯）
图 2 显示了如何使用该套件来设计 USB Type-C 电源输入原型，以取代现有的筒形连接器电源输入到智能扬声器。首先，开发人员首先选择支持所需功率配置文件的任何 USB Type-C 充电器。 USB PD 3.0标准规定了5V、9V、12V、15V和20V的输出电压选项，输出电流高达5A。智能音箱需要2A的15V输入。
其次，通过选择预配置的功率配置文件为扬声器提供正确的功率输入。使用开发套件，这是通过转动旋转开关来完成的。最后，将扬声器筒形连接器的引线固定到套件的接线端子上，将筒形连接器插入扬声器，然后打开以测试是否正常工作。
在这个原型系统中，USB 控制器执行所有 USB 供电功能。这包括管理电源接收器和充电器之间的通信以及打开和关闭负载开关以启动/停止向电源接收器供电。该控制器还保护电源吸收器免受短路、过压或欠压情况造成的损坏，并提供高达 15 kV 的系统级 ESD 保护。由于USB控制器自带USB PD 3.0协议固件，无需软件开发来更换桶形连接器。
一旦原型测试验证了 USB Type-C 筒形连接器更换的正确操作，开发人员必须将原型转换为生产设计。由于当今的 USB 控制器是高度集成的设备，因此这是一个相对简单的过程。图 3 显示了一个完整的 USB Type-C 供电电路，需要的外部元件少于 10 个。
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图 3：基于 CYPD3177 供电控制器的 USB Type-C 桶形连接器替代典型应用电路。 （来源：赛普拉斯）
这些组件是：
- USB Type-C 插座。由于这是标准件，因此插座的成本很低。由于在笔记本电脑和手机等大批量产品中采用 USB Type-C 接口所产生的规模经济，它的价格将继续下降。
- USB 控制器，它通过 I 2 连接到设备的主机控制器（如果需要，但不是必需的） C 接口。
- 电阻分压器网络，用于选择所需的输出电压和电流值。
USB 控制器数据表的表格中提供了电阻值。由于USB Type-C插座尺寸小——仅2.4mm高——整个电源电路占用的空间与其所取代的筒形连接器电源相当。
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使用适用于 <100 W 电池供电设备的通用充电器取代过多的筒形连接器类型，对环境、商业和消费者的好处是巨大的：
- 减少电子垃圾
- 减少使用制造一次性充电器的材料
- 为每个产品配备不同充电器的 OEM 减少了充电器库存单元的数量
- 为消费者拥有的所有设备配备一个充电器
- 轻松更换有故障或放错位置的充电器
有关详细信息，请参阅：
- 全球电子垃圾监测报告
- USB 实施者论坛 (USB-IF)
- Cypress CY4533 EZ-PD BCR 评估套件
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