優(yōu)化您的汽車USB電路防電池短路設(shè)計

隨著C型USB連接器成為消費者領(lǐng)域的新標準，USB正在尋找汽車信息娛樂系統(tǒng)的更多解決方案。設(shè)計最高的可靠性時，車中處在不同位置的USB端口擴展帶來了獨特的挑戰(zhàn)。因為具有如防電池短路、短路和靜電放電（ESD）條件故障，汽車的USB應(yīng)用呈現(xiàn)其他市場未發(fā)現(xiàn)的使用案例。由于電源流經(jīng)主車輛電池，它們受到預(yù)期操作期間產(chǎn)生的高電壓和電流峰值。此外，處理器、USB集線器、充電控制器和負載開關(guān)的VBUS和數(shù)據(jù)線上連接的下游電路需要防止電池短路事件。

為了防止USB電池短路，當USB接口端的電壓高于過壓閾值時，過電壓保護電路必須用來斷開系統(tǒng)電源。過電壓的場效應(yīng)晶體管（FET）應(yīng)具有快速響應(yīng)時間以盡快斷開系統(tǒng)電源，保護上游片上系統(tǒng)（SoC）受到有害電壓和電流尖峰的影響。此外，USB 2.0規(guī)范要求使用過電流檢測電路以自動限制過電流事件中的電流。內(nèi)部開關(guān)可防止過量電池損壞上游設(shè)備，保持5V電軌穩(wěn)定，并合理隔離故障。

在兩部分系列之第1部分中；我解釋了保護USB電路出現(xiàn)電池短路故障的最佳途徑。在這篇博文中，我將擴展優(yōu)化您的汽車USB防電池短路設(shè)計的最佳途徑。

由于汽車制造商可能在整個項目過程中改變整體輸出電流要求，具有可調(diào)電流限制保護的 解決方案可為系統(tǒng)設(shè)計人員提供更多靈活性；允許他們?nèi)菀椎卣{(diào)節(jié)USB端口的輸出電流，而無需限定一個新設(shè)備。若您需要保護靈敏電子出現(xiàn)電池短事件，并同時支持高達2.4A的電流，你可能需要一個靈活的防電池短路芯片。

TPD3S716-Q1可實現(xiàn)為USB電池充電1.2（BC1.2）、C型USB 5V / 1.5 A和專用的高達2.4A的充電外設(shè)進行充電。汽車USB 2.0接口保護裝置是用防電池短路、短路和ESD保護的單芯片解決方案，具有一個可調(diào)節(jié)的限流負載開關(guān)。過電流保護的電流閾值可通過IADJ引腳上的一個接地（GND）外部電阻RADJ進行調(diào)節(jié)，如圖1所示。

圖1：用于TPD3S716-Q1的典型應(yīng)用配置

USB 一鍵拷貝（OTG）是普通用于汽車環(huán)境中的另一個規(guī)范，因為它使USB設(shè)備可在主機和客戶端的角色之間切換。此功能對于USB高速應(yīng)用至關(guān)重要，其中，可使得機頭單元成為移動媒體體驗延伸成為必要項。為了實現(xiàn)這一目標，機頭單元具有能夠相應(yīng)地在USB設(shè)備模式工作。

TPD3S716-Q1具有兩個啟動輸入，可通/斷設(shè)備的內(nèi)部FET。VEN引腳禁用并啟用VBUS路徑，而DEN引腳禁用并啟用數(shù)據(jù)路徑。VBUS和數(shù)據(jù)路徑的獨立控制允許您為USB主機和客戶端/OTG模式配置此設(shè)備，如表1所示。

表1：用于TPD3S716-Q1的設(shè)備正常操作模式表

容易通路且足夠小的封裝以匹配USB連接器的尺寸范圍是USB高速保護解決方案的一個重要考慮因素，旨在便于布局并保持信號完整性。流通引腳映射使得信號路徑通過封裝直通，如圖2所示。

圖2：TPD3S716-Q1的典型布局示例

設(shè)計防止USB電池短路時，可以考慮使用具有可調(diào)電流限制、OTG /客戶端模式和流通過路由的解決方案。這樣做可讓您使用當前未在其它防電池短路解決方案中出現(xiàn)的附加功能。

審核編輯：郭婷