如何加强对Type-C数据线的充电保护？

USB Type-C（USB-C）电缆和连接器规范极大地简化了实现互连和为数码相机和超薄平板电脑等电子产品供电的方式（图1）。该规范支持高达15W的USB-C充电应用，而USB-C功率传输（PD）将充电能力扩展至100W，包括各种可互换充电的设备。USB Type-C在系统保护方面带来了新的挑战。新连接器的间距比USB Micro-B小，增加了VBUS发生机械短路的风险。此外，由于USB PD具有高电压，需要更强大的保护。最后，电子负载越来越复杂，需要加强ESD和电压浪涌保护。此设计解决方案首先探讨了USB Type-C PD架构以及与D+/D-数据信号保护相关的挑战，然后提出了一种高度集成的2xSPDT开关，只需较少的BOM和PCB占用空间，就能够攻克这些挑战。

【导读】USB Type-C（USB-C）电缆和连接器规范极大地简化了实现互连和为数码相机和超薄平板电脑等电子产品供电的方式（图1）。该规范支持高达15W的USB-C充电应用，而USB-C功率传输（PD）将充电能力扩展至100W，包括各种可互换充电的设备。USB Type-C在系统保护方面带来了新的挑战。新连接器的间距比USB Micro-B小，增加了VBUS发生机械短路的风险。此外，由于USB PD具有高电压，需要更强大的保护。最后，电子负载越来越复杂，需要加强ESD和电压浪涌保护。此设计解决方案首先探讨了USB Type-C PD架构以及与D+/D-数据信号保护相关的挑战，然后提出了一种高度集成的2xSPDT开关，只需较少的BOM和PCB占用空间，就能够攻克这些挑战。

图1. 数码相机通过USB-C电缆连接到平板电脑

USB-C PD系统

图2显示了一个典型的便携式电源管理设备前端，该设备可连接到USB-C电缆，并且由锂离子(Li+)电池供电。当存在VBUS时，它为充电器、系统和其余模块供电，同时对电池充电。当VBUS断开时，电池为系统供电。使用USB-C电缆时，CC1和CC2引脚决定端口连接、电缆方向、角色(role)检测和端口控制。D+/D-线是标准的USB-C通信线，以480Mbps的速度处理数据，并受到D+/D-保护装置的保护。PD控制器实现供电协议。

图2. USB PD电源管理系统

保护挑战

电源中出现电涌和静电放电(ESD)很常见，可能会干扰或导致电子负载和设备损坏。ESD是由于静电荷从人体转移到电子电路引起的，这是手持电子设备面临的一个大问题。浪涌可能是由闪电引起的，也可能是在靠近雷击的地方铺设的长电缆中引起的。买电子元器件现货上唯样商城

开关或继电器会在开启和关闭操作期间引起浪涌。负载突降是通过切断汽车上的电池连接而产生的浪涌。良好的数据线保护IC应能提供足够的保护，而不会显著降低数据质量。

集成解决方案

MAX20334是一款2xSPDT开关，具有过压保护功能，适用于便携式设备（图3），该IC旨在保护下游数据线免受高压短路、ESD或浪涌事件的影响。该设备具有便携式电子设备中高性能开关应用所需的低导通电容和低导通电阻。该IC具有内部正过压和浪涌保护功能，可处理USB低/全/高速信号，并采用2.7V至5.5V电源供电。该IC采用12引脚(1.23mm x 1.63mm)晶圆级封装(WLP)，可在-40°C至+85°C扩展温度范围内工作。

图3. 具有扩展保护的2xSPDT开关

扩展保护

所有引脚均采用了ESD保护结构，以防止在处理和组装过程中遭受高达±2kV(人体模型)的静电放电。COMA和COMB(图2和图3)进一步受到高达±15kV(人体模型)、±15kV(IEC 61000-4-2中描述的气隙放电方法)和±8kV(IEC61000-4-2中描述的接触放电方法)的ESD保护，且不会造成损坏。ESD结构在正常运行和设备断电时均可承受高ESD。

在ESD事件之后，IC继续工作，而不会发生闩锁。该IC受到-30V至+45V(IEC61000-4-5)的浪涌保护和高达+20.5V的过压保护。图4将这种高度集成的扩展保护解决方案的PCB布局与提供纯正电涌保护及较低OV和ESD保护的典型竞争产品进行了比较。后者需要额外的电路来满足ESD/浪涌/OV规范要求，增加了BOM成本，并且PCB占用空间扩增了5倍。

图4. 扩展保护优势

数据完整性

从图5的眼图可明显看出，弯曲的蓝线与禁止的红色禁区保持接近最大(close-to-maximum)的距离，数据信号具有良好的完整性。保护IC的高带宽使信号升降时间和抖动的下降幅度最小，从而产生良好的误差容限，这对于通过USB一致性测试很重要。

图5. D+/D-眼图

结论

USB Type-C在数码相机和超薄平板电脑等电子产品的互连、供电和保护方面带来了新的挑战，新连接器的间距比USB Micro-B小，增加了VBUS发生机械短路的风险。此外，由于USB PD具有高电压，需要更强大的保护。

最后，电子负载越来越复杂，需要加强ESD和电压浪涌保护。本设计解决方案采用提供高达±15kV ESD保护、-30V至+45V浪涌保护和+20.5V过压保护的增强型保护装置，可单独保护数据线，与集成度较低的装置相比，能够以更低的BOM和更小的PCB占用空间满足ESD/Surge/OV规范要求。

如何加强对Type-C数据线的充电保护？相关推荐

USB Type C数据线接线方式、工作原理
USB Type C近段时间很火,现阶段市场真正带有TYPE C接口设备少(主要有MACBOOK,谷歌Chromebook Pixel,乐视手机,诺基亚N1等),而真正符合USB 3.1 TYPE ...
TYPE C数据线的优势有哪些？
关于TYPE C数据线,我们从生疏到了解,现已听得太多关于它的音讯了,我看到文章大都都在吹捧TYPE C数据线有什么利益之类的,能够不分正反,双面可插,还有充电快等等一系列利益.TYPE C数据线比照 ...
说说 iphone 数据线（充电线）原装正品和仿制品、假货等的区别
说说 iphone 数据线(充电线) 原装正品和仿制品.假货等的区别先上图吧,大家看看原装正品 iphone4 的数据线内部: 本没有研究这个iphone 数据线原装品真假的问题.但前几日自己的ip ...
做一条USB A转Type C 数据线和OTG线
Type C公头接口定义(我们面向接口) 如上图所示,我们直接4根线就可以实现USB 2.0数据传输了. 即:D+ D- VBUS GND 同时另一端对应到USB A接口,如上图所示, 这样就做好了一 ...
苹果数据线不能充电_iPhone12不送耳机和充电器，以后数据线苹果也不会送了
苹果最近的一次骚操作就是取消了iPhone12系列的充电器和耳机,据苹果产品营销副总裁Kaiann Drance表示,iPhone12系列的新功能非常多,定价也很合理,对消费者的吸引力很足,而且很多苹 ...
苹果数据线不能充电_菲耐德数据线三合一充电线苹果快充线 - 惠券直播 - 一起惠返利网...
券后价:￥在售价￥已有999人购买内部优惠券:元 *单笔满35元可用,每人限领1 张浏览次数:9 优惠券剩余50000张,已领券0张,剩余100% 优惠券过期时间:2020-10-24 23:5 ...
Type C手机边充电边传输数据（OTG）的手机转接器方案
手机的OTG功能,相信大家都很熟悉,也很实用,可以让手机跟U盘,直播盒子等USB外设进行数据交互.但是,传统的OTG功能在使用的时候,存在一个现象,无法让手机一边充电一边传输数据,只能是让手机对外输出 ...
选择面向 USB4 数据线的 ESD 保护
USB4™ 利用 USB Type-C® 电缆提供的所有发送(Tx)和接收(Rx)线路,可以达到最高 40 Gbps 的数据速率.这意味着每个差分线对为 20 Gbps,相当于每个差分线对的信号基频为 ...
ltc4054充电保护电路详解
LTC4054简介 LTC4054是凌特公司的锂电池充电芯片,它是专为单节锂电池充电需要设计的单片集成芯片.用LTC4054设计的充电器只需几个元件,非常简洁.LTCA054在工作中无须专门的散热器, ...

如何加强对Type-C数据线的充电保护？

如何加强对Type-C数据线的充电保护？

如何加强对Type-C数据线的充电保护？相关推荐

最新文章

热门文章