USB多端口的功率分配原理分析

    在一些特殊情况下，人们会通过电脑USB口来进行充电。根据标准，人们能够利用电脑上的USB口来进行7.5W（5V，1.5A）至100W（10V，5A）功率输送，但是在一些特定系统当中输入功率是较为受限的，那么在多端口是如何实现功率分配的呢？
    一种显而易见的电力共享方法是限制每个端口的功率，从而确保输出的总功率不超过输入功率。但在这种情况下，由于功率被平均分配到各个端口中，插入系统的任何器件都无法充分利用可用的输入功率。
    另一种方法是为其中一个端口提供高功率输出，但对其余端口的供电实行严格限制。采用这种方法，可以让用户对功率较大的电子设备进行快速充电。但是，大多数用户不会去阅读相关的产品标签和说明书。他们也许会疑惑：为什么电子设备在某些端口的充电速度要比在其他端口要慢？这样一来会造成糟糕的用户体验，导致退货，进而影响用户的忠诚度。
    更好的解决方案是在系统内的各端口间智能分配可用输入功率。TPS25740APD源控制器配备有两个引脚，可轻松在双Type-C端口系统中实现端口电力管理。
    其中一个引脚UFP为开漏信号，它可实时显示输出端口的状态。UFP信号通常为高电平，但在输出Type-C端口接入有效负载后则会被拉低而输出低电平。另一个引脚PCTL为输入信号；当其被拉低时，会将TPS25740A广播的功率值切换为原广播值的一半。切换PCTL引脚的同时也会迫使与之相连的负载重新分配电力，从而确定该端口的输出电压及可用功率。

    图1 该36W系统配置了端口电力管理，可在两个端口间智能分配功率

    图1所示的是一个36W双Type-C端口系统使用端口电力共享的例子。起初，当两个Type-C输出端口未接入任何设备时，则均向外广播满额功率值36W。其中一个端口接入设备后，则该端口可支持以36W满额功率对设备进行充电。由于接入了有效负载，该端口的UFP引脚信号输出低电平，并同时将TPS25740A另一端口上的PCTL引脚拉低。因此，另一端口的广播功率值降低到了18W。
    如果此时在另一个端口也接入设备，该端口的UFP引脚信号也将被拉低，从而迫使前一个端口重新分配电力至18W。这就使得当两个端口同时给设备供电时，每个端口的功率都不会超过18W，总功率不超过36W。
    需要注意的是，同样的技术其实能够用在多个端口系统当中。不过本文介绍的USB情况较为复杂，因此需要另外添加微处理器进行辅助，当然这个微处理器的不仅能够进行辅助，还能帮助开发者对系统的温度进行电力分配。