適用于小型應用的強大USB Type-C保護

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(nèi)，并設計了一種簡單易用的集成解決方案，因此您不需擔心。

審核編輯：郭婷