消费者、工业及医疗等各类型的市场,皆需更轻薄短小、效能更高、功能更多、弹性更佳的装置。业界推出的最新 usb type-c (或 usb-c) 接口及 power delivery (usb pd) 即可满足上述需求。
usb-c 具备两个双向差分讯号信道、传统的 usb 2.0 数据连接、控制与边带讯号,以及四个 vbus 连接。透过这些功能,此接口能支持 superspeed 数据传输率、高达 100 瓦的供电、反向兼容 usb 2.0 连接,以及便利性高的可折叠插头。电线极性亦可逆,与前代连接不同,此款 usb type-c 接头可连接主机、装置、电源与功率耗散器。
以上功能皆使连接功能的便利性与通用度大幅提升,并能避免用户不当使用,如连接错误的插头。然而,有些注意事项需要留意。终端产品设计师为了满足市场对装置轻巧的需求,usb-c 接口的电触点间隔紧密。cc (控制) 及高速分差讯号引脚与 usb type-c 接头的 vbus 引脚距离格外靠近。若导电的碎片落入插座中、不当插入插头或严重撞击电线接头或设备时,可能会导致相邻联机短路。
更大功率 = 更多风险
请记住,usb pd 标准可承受远高于 5v 的电压充电。连接装置最高可承受高达 20v 的电压及 5a 的电流。若 vbus 接头与讯号或 cc 线路在上述状况下发生短路,可能造成严重后果。
为避免 usb-c 端口受损,usb-if 认证的接口需具备过电压或过电流保护措施。这项规定也要求 esd 保护达 ±8kv 的接触放电。
保护条款
连接器后方的电路可受嵌入场效晶体管保护,监测到电压过高时,将切断电路,但是还需参照其他标准。为达快速保护效果且几乎不影响讯号速度,需具低电容与低插入损耗。此外,保护装置需在过电压事件发生后,自动重新启动,确保在持续故障下继续保护。
非一般保护
diodes 具一系列 ic 组合,透过参考典型使用案例的设计,帮助采用经认证的 usb-c 接口,包含保护装置、接口控制器、充电控制器及高速切换器与多任务器。
diodes dpo2036dbb 与符合汽车规格 aec-q100 grade 1 等级规范的 dpo2039dabq 皆融合四个通道的保护性 fet (下图 ),vbus 短路时可快速阻隔电路。超过设定阀值时,将关闭过电压的 fet,连接器的过电压线与系统分离,保护连接器后的电路。此时也会出现一个警讯,通知系统过压的情况。
dpo2039dabq 功能方块图
温度过高时也会触动阻隔,避免连接设备发生短路。两者皆有自动恢复功能,并能从任一连接装置获取电力,即使系统端的电池电力已耗尽,仍能持续保护设备。亦包含法规要求的 esd 保护及 iec 61000-4-2 第 4 级。
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