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走近type-c贴片公头过压保护设计解决方案

2021-07-10
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现在国内有很多生产type-c贴片公头厂家,他们不仅仅可以为各手机品牌代加工,生产各种各样的c型usb接口,还可以自主设计和生产带有c型usb接口的产品,例如充电器等。我们都知道c型usb接口能够传输较大的电流,可以为电子设备实现快充。为了提高type-c贴片公头使用的安全性,需要设计过压保护。


实现type-c贴片公头过压保护的方法很简单,只需在管脚线路上放置过压保护芯片即可。当在这些线路上检测到高于芯片阈值的电压时,可以断开内部高压电源开关,同时系统的其余部分与连接器上存在的高压状态隔离。CC和SBU通道过压保护方法跟这个原理相似,但通道功能不同,需要分开处理。

usb 3.1 type-c公头

CC通道是type-c贴片公头的配置通道,其功能包括检测正负插头、检测usb连接、识别可提供的电压和电流、建立和管理usb设备与VBU的连接等。CC通道上的电源开关管由电池供电,在正常供电情况下,串联在CC通道上的电源开关管就像导线一样导电,不会影响type-c贴片公头CC通道的配置。但电源不足,功率开关管就会自动断开,导致CC通道检测功能受阻,从而影响c型usb接口的电流传输,导致充电器等设备无法充电。为了解决开关管断开的过电压保护问题,还可以建立usb设备与VBUS的连接,并继续给电池充电,在电源开关管和下拉电阻器RD前面。此RD电阻器在电源开关断开时有效,输入为串行RD对地;当开关管连接时,RD无效,并断开输入端子与接地的连接。


实施ESD保护所有usb系统是好的设计实践,除了影响所有usb系统的ESD风险之外,usb type-c还引入了一些独特的故障模式。 这些模式是由于两个因素的组合:USB PD高功率传输和紧凑几何。


传统usb系统可以采用USB PD实现的高功率传输,只要它们采用usb2.0或3.0通信协议。 然而,非usb type-c应用程序的故障风险在一定程度上通过传统usb连接器的更宽松的几何形状来减轻。

usb 3.1 type-c立插公座

usb type-c连接器在a型连接器的四分之一的引脚之间具有间距。 降低的引脚间距增加了在受到高电流/电压的同时扭绞电缆或拆卸连接器的可能性会导致灾难性的短路。 连接器内的碎屑积聚可能会产生类似的灾难性影响。


此外,type-c的普及也产生了广泛的第三方电缆和电源适配器。 其中许多不能处理由usb type-c和USB PD标准支持的高电流。


与其他版本的usb技术相比,紧凑型连接器,碎片和不符合电缆的耦合高电流/电压的机械应力增加了usb type-c系统短路的风险。 如果连接器的相邻VBUS和CC或SBU引脚之间发生短路,下游电路可能会受到20伏特浪涌的损害。


言而简之,具有USB PD的USB C型系统可承载20伏和5安培。结合具有窄引脚间距的紧凑型连接器和插座,如此高的电压和电流放大了短路的风险(特别是在与VBUS导轨相邻的CC和SBU引脚上),使OVP保护成为必需。可以使用分立组件实现usb type-c系统的综合ESD和OVP,但是这种方法可以产生数十个组件的解决方案,这些组件可能难以适应BOM和分配给解决方案的空间。将ESD和OVP电路集成到单个芯片中的替代方法大大简化了设计并降低了解决方案的尺寸。


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