一文解析USB Type-C接口全方位保護(hù)方案

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 一文解析USB Type-C接口全方位保護(hù)方案 433圖1 USB Type-C 接口引腳分布 USB Type-C 連接器外形小巧，在 8.3 x 2.5mm 的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了 24 個連接器引腳，具有很高的引腳密度，構(gòu)造設(shè)計(jì)上還需要滿足上萬次的插拔應(yīng)用。 相比早期版本的其他 USB 接口，Type-C 的 VBUS 引腳更容易由于異物或異常插拔與相鄰引腳發(fā)生短路。由于 VBUS 的電壓典型可能高達(dá) 20V ，與低壓引腳之間（如CC、SBU、Tx/Rx 等）發(fā)生短接會造成嚴(yán)重后果。其次，Type-C 應(yīng)用的電源路徑需要具有大電流通流能力，對潛在的負(fù)載短路、過電流

2、等危險(xiǎn)做出有效防護(hù)。此外，作為電子設(shè)備的外接接口，ESD 和浪涌的侵害必須從系統(tǒng)層面加以重視，熱插拔等原因造成的過電壓也必須加以考慮。 總之，USB Type-C 功能強(qiáng)大，但在產(chǎn)品開發(fā)中，系統(tǒng)層面的魯棒性設(shè)計(jì)也面臨著諸多挑戰(zhàn)。 USB Type-C 接口全方位保護(hù)方案 豪威集團(tuán)旗下韋爾半導(dǎo)體針對 USB Type-C 應(yīng)用推出了全面的解決方案。在確保不犧牲高功率、高速數(shù)據(jù)傳輸性能的前提下，為接口提供安全、可靠的防護(hù)，幫助設(shè)備制造商有效降低產(chǎn)品返修率，提升產(chǎn)品品質(zhì)。 圖2 筆記本電腦 USB Type-C 接口功能框圖 保護(hù)方案由三顆器件組成（對應(yīng) 圖2 橙色部分），分別為 WS4684C-1

3、5/TR ，WS4683C-16/TR 和 WS3233Q-20/TR 。 01、WS4684C-USB 功率開關(guān) 為了抑制可能的高壓浪涌，為充電接口提供可靠的保護(hù)，高性能的 OVP Load Switch 必不可少。WS4684C-15/TR ，支持 USB PD 的 20V/5A 規(guī)格，可實(shí)現(xiàn)筆記本電腦的快速、高功率充電。其 VBUS 等引腳可以持續(xù)耐受 29V 的直流電壓。并且內(nèi)部集成浪涌抑制電路，抑制能力高達(dá) 90V ?？蓪P記本電腦等消費(fèi)類電子產(chǎn)品的充電接口的功率通路起到高效防護(hù)，大大降低供電意外或消費(fèi)者誤操作對電子產(chǎn)品帶來的損害。 主要應(yīng)用： USB Type-C VBUS 充電保

4、護(hù) 特點(diǎn)及優(yōu)勢： 2.520V 輸入電壓范圍，大電流 5A ，滿足 USB PD 3.0 高功率要求 可編程過壓保護(hù)，快速響應(yīng)的反向電流保護(hù)，過溫保護(hù) 小型化，1.65 x 2.67mm ， CSP-15L 封裝 圖3 WS4684C 典型應(yīng)用 02、WS4683C-USB 限流負(fù)載開關(guān) 筆記本電腦的 Type-C 接口通常需工作在 DRP 模式。出于對系統(tǒng)充放電的安全考慮，基于 UL62368/CB62368 的安規(guī)要求，VBUS 通路需要具備輸出過流保護(hù)功能。 WS4683C-16/TR 輸出支持 5V （器件 VBUS 側(cè)管腳直流耐壓高達(dá) 30V），大 3.3A 的持續(xù)電流。在保證芯片可

5、靠性的前提下，支持 USB PD 3.0 要求的 FRS 快開啟功能。內(nèi)部還集成了靜電泄放通路（ IEC61000-4-2 Contact 8KV ），減少了周邊額外的保護(hù)器件，為制造商節(jié)省成本及 PCB 面積。 圖4 電流保護(hù)快速響應(yīng) 主要應(yīng)用： USB Type-C VBUS 放電保護(hù) 特點(diǎn)及優(yōu)勢： 400mA3.3A 可編程過流保護(hù) 快速響應(yīng)的反向電流保護(hù) 支持 USB PD 3.0 協(xié)議要求的 FRS 功能 小型化，2.05 x 2.05mm , CSP-16L 封裝 圖5 WS4683C 典型應(yīng)用 03、WS3233Q-USB Type-C保護(hù)開關(guān) 如前所述，由于 USB Type-

6、C 接口的功率和信號引腳小間距僅有 0.5mm ，用戶實(shí)際使用中因異物等原因，VBUS 會有和周邊引腳短接的風(fēng)險(xiǎn)，為低壓信號引腳及相關(guān)電路帶來隱患。 韋爾半導(dǎo)體推出的過壓保護(hù)開關(guān)，WS3233Q-20/TR 信號通路具備高達(dá) 800MHz 的 -3dB 帶寬，在不影響高速信號完整性的情況下，實(shí)現(xiàn) 24V 的過壓保護(hù)能力。在一顆芯片上，高壓和高速性能不再互相妥協(xié)。此外，WS3233Q 內(nèi)部還集成了 D+D- 通道的 ESD 泄放通路，到達(dá) IEC61000-4-2 Contact 8KV 標(biāo)準(zhǔn)。單顆芯片在不影響高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咨?，提供過壓保護(hù)和靜電防護(hù)的集成解決方案。 應(yīng)用： USB Type-C CC/SBU 保護(hù) 特點(diǎn)及優(yōu)勢： OVP Short-to-VBUS：24V 帶寬 800MHz -3dB ，實(shí)現(xiàn)高耐壓的同時，具有高帶寬 低靜態(tài)電流，70uA QFN3*3-20L 通用封裝 WS4684C-15/TR、WS4683C-16/TR 和 WS3233Q-20/TR 的組合實(shí)現(xiàn)了對過壓、過流、過