0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

USB端口迁移到最新的USB标准和USB Type-C连接器

电子设计 来源:网友电子设计发布 作者:网友电子设计发布 2021-12-19 16:13 次阅读

若您是一名设计师,负责将系统中的USB端口迁移到最新的USB标准和USB Type-C连接器,那么您可能已考虑过一些事情。

ESD保护

首先,与从外部将连接器暴露给用户的所有系统一样,您的系统需具有国际电工委员会(IEC)61000-4-2静电放电(ESD)保护。您还需要保护比以前的USB Type-A或USB Micro-B连接器更多的信号引脚。24引脚USB Type-C连接器(图1)需要为两个差分对(D + / D-)提供ESD保护,用于USB 2.0数据;四个差分对用于最高可达20Gbps(TX / RX)的超高速数据总线、边带使用(SBU)引脚和两个配置通道(CC)引脚,用于检测电缆方向。

pYYBAGGKXDmAS62BAAGOkGrar70740.png

图1:全功能的USB Type-C插件引脚排列

过压保护

其次,随着高达100 W USB电源输出(PD)的引入,VBUS引脚现在可承载高达20V的电压电平。若VBUS短路到相邻的CC,可能对下游USB Type-C控制器或SBU引脚造成严重损坏。为防止硬件系统故障,除ESD保护之外,连接器还需要过电压保护。听起来很简单,是吗?

考虑到过压保护(OVP)事件的风险,ESD二极管本身也必须能够承受20VDC。目前许多较高耐压保护选项在电压过高时钳位,在IEC ESD触发事件中保护下游控制器。现在考虑当电缆存在于连接器处(或当电缆不存在)时,短路到VBUS事件中对系统的影响。当电缆引起可能超过40V的振铃时,解决方案必须保护系统。简而言之,坚固的USB Type-C连接器保护不仅需要标准ESD二极管,而且需要具有更高电压、直流耐受的瞬态电压抑制器(TVS)二极管。

需要在OVP和IEC ESD保护的连接器进行系统保护,但是一个完整的USB Type-C端口保护解决方案应该使您的系统符合新的USB标准的规格。例如,若您的系统利用USB Type-C的新功能(例如支持超高速通信),则USB Type-C规范要求CC线路上的VCONN支持为活动电缆供电。要使OVP解决方案在CC线路上运行,必须支持通过5.5VDC电源轨。端口保护还必须具有低导通电阻(RON),以确保电源轨上的总压降不超过USB规范要求。

若您的系统是电池供电型,依靠Type-C连接器作为电源,则解决方案必须保护CC线路免受过压状况,即使在电池电量耗尽的情况下也是如此。

这些及其他复杂场景得出一个鲁棒的解决方案,保护USB Type-C端口不像添加ESD保护二极管和OVP FET那么直接易见。OVP FET需要承受由高压离散TVS二极管给出的钳位电压,这使得FET成本高且体积大,具有较低的RON要求。这使得离散实现变得复杂且成本昂贵,同时在USB Type-C连接器的紧凑尺寸周围消耗的占用面积也很大。

最后,若您正在阅读此文,可自己思考,“我的系统很简单,因为它不支持更高瓦数(> 15W)的PD功能,完全符合<15W PD的规格,”注意已发现市场上大百分比的USB Type-C电缆和适配器不符合标准,而其他类型可能有故障(图2)。即使在5V系统中,在与控制器的PD协商之前,也存在可能发生高达20V的短路至VBUS的风险。就像这样,系统损坏,您的产品声誉将会受损。

poYBAGGKXDuAYjRzAAClvxfgHk0321.png

图2:常规和故障型壁式适配器的CC引脚暴露

要想了解有关USB C型端口保护的设计注意事项的更多信息,请阅读TI的白皮书:“电路保护USB Type-C™”。集成TI的USB Type-C端口保护器系列的设备,例如TPD8S300或TPD6S300,可解决将USB端口迁移到新的USB Type-C连接器所带来的复杂性。

审核编辑:何安淇

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • ESD
    ESD
    +关注

    关注

    48

    文章

    2011

    浏览量

    172720
  • 模拟
    +关注

    关注

    7

    文章

    1420

    浏览量

    83895
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    USB Type-C接口的PCB设计要求

    USB Type-C (USB-C) 是一种用于设备连接和充电的通用连接标准。作为
    的头像 发表于 11-05 17:45 512次阅读
    <b class='flag-5'>USB</b> <b class='flag-5'>Type-C</b>接口的PCB设计要求

    Type-C连接器的兼容设备

    Type-C连接器的设计初衷是为了提供一个统一的接口标准,以适应各种设备。它的特点包括: 小巧尺寸 :Type-C连接器的尺寸为8.4mm
    的头像 发表于 10-28 11:32 175次阅读

    usb接口与type-c接口区别

    USB Implementers Forum(USB-IF)在2014年推出。 Type-C接口是USB 3.1标准的一部分,但也可以用于
    的头像 发表于 10-10 10:22 2101次阅读

    usb-ctype-c哪个好

    和兼容性 : USB-C/Type-C接口具有极高的通用性和兼容性,能够支持多种USB设备的连接,包括计算机、手机、平板电脑、移动存储设备、显示
    的头像 发表于 09-02 11:10 1010次阅读

    USB Type-C 遇上汽车应用新需求,会擦出什么火花?

    电力输送 (USB PD) R3.1 规范的发展, 一个 USB Type-C 连接器便可支持高达 240W(48V 和 5A)的功率,相较于 U
    发表于 05-16 09:49 750次阅读
    当<b class='flag-5'>USB</b> <b class='flag-5'>Type-C</b> 遇上汽车应用新需求,会擦出什么火花?

    USB-CTYPE-C有哪些区别

    针脚,大小也相同,可以互相兼容,但是,在连接方式上,usb-c是上下插拔,而type-c可以正反插拔;2、传输协议,usb-c支持多种传输协议,而t
    的头像 发表于 04-03 15:33 4974次阅读
    <b class='flag-5'>USB-C</b>和<b class='flag-5'>TYPE-C</b>有哪些区别

    通用串行总线Type-C®端口控制接口规范

    随着USB供电的持续成功,有必要定义一个共同的USB Type-C 端口管理和简单的 USB
    发表于 03-27 15:36 1次下载

    type-cusb-c有什么区别

    type-cusb-c有什么区别  Type-CUSB-C 都是指同一个连接标准,它使用
    的头像 发表于 02-19 10:00 2508次阅读

    usb-ctype-c的区别一样吗

    USB-CType-C 是同一种接口的两种叫法,它们没有区别。即 USB-CType-C 是同义词,用来描述一种连接接口标准
    的头像 发表于 01-31 10:44 5856次阅读

    USBTYPE-C串口的原理和使用

    USB连接器包含4条线,其中VBUS、GND用于提供5V电源,电流可达500mA;而D+、D-用于USB数据传输。 1、请问USB通信协议走的是什么串行总线通信协议,
    发表于 01-27 16:16

    USBCtypeC一样吗 type-cusb-c有什么区别

    USB-CType-C是同一个东西,它们是互相指代的两个名称,用来描述一种新型的连接器标准USB-C
    的头像 发表于 01-18 09:52 8627次阅读

    USB CUSB Type C的传输性能

    USB-CUSB Type-C是同一种标准,用于连接电子设备和传输数据、音频和视频信号。USB-C
    的头像 发表于 01-17 09:18 2943次阅读

    USB-CType-C的区别是什么

    USB-CType-C是同一个东西,只是USB-C是广义的叫法,而Type-C是具体的规范。 USB-C,全称为
    的头像 发表于 01-11 09:35 3444次阅读

    usb-ctype-c的区别

    USB-CType-C的区别,包括它们的特点、优势和用途。 一、USB-CType-C的定义和特点 USB-C
    的头像 发表于 12-08 10:10 8965次阅读

    USB Type-C直角型线缆的6个优势

    的设备采用了USB Type-C接口作为标准连接方式。相比于传统的USB接口,USB
    的头像 发表于 11-27 17:08 684次阅读