RT1715可编程USB Type - C PD控制器：设计与应用全解析

在当今电子设备日新月异的时代，USB Type - C接口凭借其强大的功能和便捷的使用方式，成为了众多设备的首选。而RT1715可编程USB Type - C PD控制器作为这一领域的佼佼者，为电子工程师们提供了高效、稳定的解决方案。本文将深入剖析RT1715的各项特性、应用场景以及设计要点，希望能为广大电子工程师在实际项目中提供有益的参考。

文件下载：EVB_RT1715WSC.pdf

一、RT1715概述

1.1 基本信息

RT1715是一款严格遵循最新USB Type - C和PD标准的控制器。它集成了完整的Type - C收发器，包括Rp和Rd电阻，能够进行USB Type - C的检测，如连接和方向判断。同时，它还集成了USB BMC功率传输协议的物理层，支持高达100W的功率传输和角色互换，并且其BMC PD模块能全面支持Type - C规范的替代接口。

1.2 订购与标记信息

RT1715采用WL - CSP - 9B 1.38x1.34 (BSC)封装类型。值得注意的是，Richtek的产品符合RoHS标准，兼容IPC/JEDEC J - STD - 020的当前要求，适用于SnPb或无铅焊接工艺。其标记信息中，“4T”为产品代码，“W”为日期代码。

二、RT1715特点

2.1 功能全面

• 双角色PD兼容：支持作为主机、设备或双角色端口（DRP）进行连接和数据传输。
• 连接/断开检测：无论是作为主机、设备还是DRP，都能精准检测连接和断开状态。
• 电流能力定义与检测：可明确设备的电流能力，并进行有效检测。
• 电缆识别：能够识别不同类型的电缆，确保连接的稳定性和兼容性。
• 替代模式支持：支持Type - C规范中的替代模式，拓展了设备的应用场景。
• 可编程OCP支持VCONN：通过可编程的过流保护（OCP）功能，为VCONN提供可靠的电源支持。
• 死电池支持：在设备电池没电的情况下，仍能通过USB进行充电。
• 低功耗模式：在连接检测过程中采用低功耗模式，降低能耗。

2.2 接口与模式

• 简单的I²C接口：通过I²C接口与AP或EC进行通信，方便快捷。
• BIST模式支持：支持内置自测试（BIST）模式，便于进行设备的自我检测和故障排查。
• 支持PD 3.0（除快速角色互换功能）：满足大部分USB Power Delivery 3.0的功能需求。
• e - fuse IP：集成e - fuse IP，提供过流保护，增强设备的安全性。
• 9球WL - CSP封装：小巧的封装形式，适合各种小型设备的设计。

三、应用场景

RT1715广泛应用于各类电子设备，如智能手机、平板电脑和笔记本电脑等。这些设备对USB Type - C接口的功率传输和数据传输能力有较高要求，RT1715正好能满足这些需求，为设备提供稳定、高效的连接和充电功能。

四、引脚配置与功能描述

4.1 引脚配置

RT1715采用WL - CSP - 9B 1.38x1.34 (BSC)封装，其引脚配置如下：	引脚编号	引脚名称	引脚功能
A1	CC2	Type - C连接器配置通道（CC）引脚，用于确定连接发生时间和检测方向。
A2	VBUS	用于连接和断开检测的VBUS输入引脚。
A3	VDD	输入电源电压。
B1	VCONN	经调节的输入引脚，可切换到正确的CC引脚作为VCONN，为Type - C全功能电缆和其他附件供电。
B2	INT_N	开漏型中断输出，用于提示处理器读取寄存器。
B3	SCL	I²C串行时钟信号，连接到I²C主机。
C1	CC1	Type - C连接器配置通道（CC）引脚，用于确定连接发生时间和检测方向。
C2	GND	接地引脚。
C3	SDA	I²C串行数据信号，连接到I²C主机。

4.2 功能描述

这些引脚各自承担着重要的功能，共同确保RT1715能够正常工作。例如，CC1和CC2引脚用于检测连接和方向，VBUS引脚提供电源输入，I²C接口（SCL和SDA）用于与其他设备进行通信等。

五、典型应用电路与推荐组件

5.1 典型应用电路

在典型应用电路中，MCU_GPIO - 1/MCU_GPIO - 2用于控制DC - DC电源IC的EN引脚，实现电源的开启和关闭顺序控制。

5.2 推荐组件

参考编号	部件编号	描述	封装	制造商
R1, R2, R3	WR04X1001FTL	1kΩ 1%	0402	WALSIN
R4	CR - 02FL6---4K7	4.7kΩ 1%	0402	VIKING
C1, C2	0402B331J250	330pF/25V/X7R	0402	WALSIN
C3, C4	0402B104K500CT	100nF/50V/X7R	0402	WALSIN

这些推荐组件的选择是基于RT1715的性能和工作要求，能够确保电路的稳定性和可靠性。

六、操作与电气特性

6.1 电源开启/关闭顺序

在使用RT1715时，需要严格遵循电源开启和关闭的顺序，以确保设备的正常运行。虽然文档中未详细提及具体顺序，但在实际设计中，工程师应根据电路的具体情况进行合理安排。

6.2 绝对最大额定值

参数	额定值
VDD/VCONN	- 0.3V to 6V
CC1/CC2 (VDD ≥ 3V)	- 0.3V to 24V
CC1/CC2 (VDD < 3V)	- 0.3V to 6V
VBUS	- 0.3V to 28V
SDA/SCL/INT_N	- 0.3V to 6V
功率耗散（TA = 25°C）	1.22W（WL - CSP - 9B 1.38x1.34 (BSC)）
封装热阻（θJA）	81.5°C/W（WL - CSP - 9B 1.38x1.34 (BSC)）
引脚温度（焊接，10s）	260°C
结温	150°C
存储温度范围	- 65°C to 150°C
ESD敏感度（HBM）	2kV

6.3 推荐工作条件

参数	推荐值
VDD输入电压	3.0V to 5.5V
VCONN输入电压	3.3V to 5.5V（VCONN不使用时，短接到GND）
VCON电源电流	200mA to 600mA
结温范围	- 40°C to 125°C
环境温度范围	- 40°C to 85°C

6.4 电气特性

RT1715的电气特性包括位速率、信号传输时间、电压摆幅、功耗等多个方面。例如，位速率在VDD = 3V to 5.5V时为270 - 330Kbps，待机电流在VDD (Typ.) = 3.8V时为1.2 - 4.2mA等。这些电气特性是设计电路时需要重点考虑的因素，直接影响设备的性能和稳定性。

七、应用信息

7.1 Type - C端口控制器接口

Type - C端口控制器接口（TCPCI）是Type - C端口管理器和Type - C端口控制器之间的接口，采用I²C协议。其中，TCPM是I²C总线的唯一主设备，TCPC是从设备，每个Type - C端口有其独特的I²C从地址，支持快速模式总线速度，并且有一个开漏输出、低电平有效INT_N引脚用于指示状态变化。

7.2 BMC TC掩码定义

文档中详细给出了BMC TC掩码定义的X值和Y值，这些值对于理解和实现BMC编码的信号传输至关重要。例如，X1Tx点的典型值为0.015 UI，Y1Tx点的典型值为 - 0.075V等。

7.3 USB_PD功能

RT1715的PD功能符合USB Power Delivery spec 3.0和Type - C Port Controller Interface spec 1.0。它通过多个比较器实现Type - C检测，能够确定CC1和CC2引脚的状态，进而判断电缆的连接和断开状态。同时，它还具有自主DRP切换能力，可在源（SRC）和沉（SNK）之间进行切换。在死电池模式下，RT1715能通过在CC1和CC2上应用Rd电阻，并遵循所有沉规则，实现被USB充电的功能。

7.4 I²C接口

RT1715的I²C接口具有独特的地址，其I²C总线必须连接一个1kΩ的电阻到电源节点，并独立连接到处理器。文档中详细介绍了I²C的读写功能和波形信息，包括单字节和多字节的读写操作。

7.5 寄存器映射

RT1715的寄存器映射涵盖了多个方面，如供应商ID、产品ID、设备ID、USB Type - C和PD版本信息、警报、状态、控制等。每个寄存器都有其特定的功能和默认值，工程师可以通过对这些寄存器的读写操作来配置和控制RT1715的工作状态。

八、热考虑与封装信息

8.1 热考虑

为避免设备永久性损坏，结温不应超过绝对最大结温。最大允许功率耗散取决于IC封装的热阻、PCB布局、周围气流速率以及结温和环境温度的差值。可以使用公式(P{D(MAX)}=(T{J(MAX)}-T{A}) / theta{JA})计算最大功率耗散。对于WL - CSP - 9B 1.38x1.34 (BSC)封装，在TA = 25°C时，最大功率耗散为1.22W。

8.2 封装信息

RT1715采用WL - CSP1.38*1.34 - 9(BSC)封装，引脚类型为SMD，其足迹尺寸为0.400 x 0.270 x 0.240mm，公差为±0.025mm。

九、总结

RT1715可编程USB Type - C PD控制器以其丰富的功能、全面的特性和稳定的性能，为电子工程师在设计USB Type - C接口设备时提供了强大的支持。在实际应用中，工程师需要根据具体的设计需求，合理选择引脚配置、推荐组件，严格遵循操作和电气特性要求，同时充分考虑热管理和封装信息，以确保设备的可靠性和稳定性。希望本文能帮助工程师更好地理解和应用RT1715，为电子设备的创新和发展贡献力量。

大家在使用RT1715的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。