【導讀】USB Type-C™連接器應用于筆記本電腦甚至機頂盒變得越來越普遍,但隨著它應用于小尺寸應用程序,如手機、穿戴設備或其他便攜式電子設備,系統(tǒng)設計人員具有不同的設計考慮。他們的挑戰(zhàn)是如何利用眾多的新功能,包括更高的功率傳遞;可逆連接器;更高的數(shù)據(jù)速率;以及運行高清晰度多媒體接口(HDMI)、DisplayPort和Thunderbolt等備用模式的選項,同時不斷減少自身系統(tǒng)的外形尺寸和功耗。
新型USB Type-C連接器除了用于USB Type A或Micro-USB連接器的標準靜電放電(ESD)保護外,還具有挑戰(zhàn)性的保護考慮。由于USB Type-C連接器的管腳間距如此之小,因此可能會將高電壓VBUS電源管腳短路到附近的數(shù)據(jù)管腳。而且由于通過VBUS電源傳送(PD),VBUS電源管腳可達到20V,5A,因此將VBUS短路到配置通道(CC)或邊帶使用(SBU)管腳對下游PD控制器來講將是災難性的,因為PD控制器并不能處理這些管腳上的較高電壓(圖1)。
圖1:將VBUS短路到CC和SBU管腳將導致下游電路故障
在手機、可穿戴式或其他便攜式電子設備應用中,當實施解決方案以保護PD控制器免受過電壓DC或瞬態(tài)事件的影響時,電路板空間和功耗限制引起數(shù)個設計挑戰(zhàn)。例如:
該解決方案必須能夠存續(xù)并保護下游電路,直到允許的最大充電電壓和電流(20V和5A),因為在建立PD合同之前,市場上具有可輸出20V的不合規(guī)適配器。
該解決方案必須是低功耗,因此它不會耗盡電池壽命,這在移動和可穿戴應用中尤為重要。
該解決方案必須占用電路板最小的面積。由于USB Type-C連接器的管腳數(shù)(24管腳)和細微管腳間距(0.5mm),當部件占用電路板太多面積時,布局會面臨挑戰(zhàn)。
考慮到所有這些因素,TI已創(chuàng)建了TPD2S300:一個單一的小尺寸、低功耗集成解決方案,為USB Type-C控制器上的CC1和CC2管腳提供保護。
TPD2S300是一個雙通道集成電路,可保護CC1和CC2管腳免受瞬態(tài)ESD(高達±8kV觸點和±15kV氣隙)和過壓短路到VBUS(高達20V)的影響。與大多數(shù)標準的外部ESD器件不同,TPD2S300中的集成ESD可耐受更高的工作電壓。TPD2S300提供完整的保護,無需外部ESD二極管或電阻。其1.4mm x 1.4mm晶片芯片級封裝(WCSP)提供了一個節(jié)省空間的解決方案,低靜態(tài)電流額定值為3μA,節(jié)省電力并延長電池壽命。
您可將TPD2S300與其他保護裝置(如TPD1S514(過壓+沖擊+VBUS的ESD保護)和ESD122 (雙通道低電容ESD保護))配對,為USB Type-C連接器提供一體式解決方案(圖2)。
圖2:USB Type-C連接器的一體式解決方案
USB Type-C連接器為技術世界帶來了無數(shù)的可能性和機會。然而,由于這些優(yōu)勢,也會帶來保護挑戰(zhàn),這可能會減緩USB Type-C的設計開發(fā)。若未妥善解決,這些挑戰(zhàn)甚至可能導致現(xiàn)場故障。TI已將所有這一切考慮在內,并設計了一種簡單易用的集成解決方案,因此您不需擔心。
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