USB PD快充與Type-C接口靜電防護(hù)：確保手機(jī)安全充電的關(guān)鍵技術(shù)

隨著智能手機(jī)的普及和快充技術(shù)的發(fā)展,USB Power Delivery (PD)快充和USB Type-C接口已成為現(xiàn)代移動(dòng)設(shè)備的標(biāo)配。然而,這些先進(jìn)技術(shù)在帶來便利的同時(shí),也為設(shè)備的靜電防護(hù)帶來了新的挑戰(zhàn)。今天,讓我們深入探討USB PD快充和Type-C接口的靜電防護(hù)問題,以及如何通過精心設(shè)計(jì)來確保手機(jī)的安全充電。

USB PD快充技術(shù)

USB PD是一種先進(jìn)的快速充電協(xié)議,能夠在USB連接上提供高達(dá)100W的功率。它通過動(dòng)態(tài)協(xié)商電壓和電流,實(shí)現(xiàn)了更快、更高效的充電。

在日常使用USB PD快充充電器時(shí)，需要頻繁地?zé)岵灏?。如果其?nèi)部防護(hù)措施不到位的話，不僅會(huì)導(dǎo)致浪涌電流通過電源線進(jìn)入內(nèi)部電路損壞主控芯片，而且還容易引發(fā)輸出瞬間大電流，影響充電穩(wěn)定和安全，甚至導(dǎo)致受充設(shè)備損壞。不僅如此，USB PD快充充電器和快充移動(dòng)電源產(chǎn)品在使用中，很容易與人體或其他帶靜電物體產(chǎn)生接觸，而多數(shù)產(chǎn)品外殼的殼料與USB端口、呼吸燈、按鍵的連接處并不是無縫設(shè)計(jì)，外部靜電很容易通過接縫進(jìn)入主板中，導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。

USB Type-C接口的 ESD 防護(hù)

大多數(shù)時(shí)候，我們都帶著手機(jī)、智能手表、無線耳機(jī)等，這些設(shè)備都只能通過 USB 端口充電。使用電腦時(shí)，我們經(jīng)常會(huì)使用USB 移動(dòng)閃存驅(qū)動(dòng)器（簡稱 U 盤）來傳輸文件。在車?yán)锝o手機(jī)充電時(shí)，我們會(huì)使用標(biāo)準(zhǔn)的USB 端口。USB 在我們的日常生活中無處不在，參與我們的每一次數(shù)字體驗(yàn)的一部分。

Type-C接口憑借其可逆插拔和多功能性成為新一代USB標(biāo)準(zhǔn),但其密集的引腳排列和雙向性也增加了靜電防護(hù)的難度。

USB PD快充與Type-C接口靜電防護(hù)方案

01

USB PD 快充

想要生產(chǎn)出一款穩(wěn)定安全的USB PD快充產(chǎn)品，其EOS防護(hù)/ESD靜電保護(hù)措施必不可少。從物料成本、研發(fā)周期、生產(chǎn)流程等方面考慮，越來越多的廠商選擇在USB PD快充接口內(nèi)置浪涌和靜電保護(hù)器件。那么，USB PD快充接口浪涌靜電保護(hù)選用什么型號的TVS二極管呢？

從薩瑞微電子USB PD快充接口浪涌靜電保護(hù)方案圖一，電源供電口薩瑞微電子選用SES2431P4、SEU0501P1做防護(hù)，具體根據(jù)充電電壓大小來選擇。工作電壓為5V、24V，具有低鉗位、低漏電流的特點(diǎn)，適合大浪涌保護(hù)；DFN2020-3L、DFN1006-2L封裝，減小USB PD接口安裝空間；符合IEC 61000-4-2（靜電）±30kV（空氣）和±30kV（接觸）標(biāo)準(zhǔn)。

在D+/D-數(shù)據(jù)接口和快充協(xié)議檢測CC1/2接口靜電防護(hù)中，薩瑞微電子推薦選用ESD二極管SEU0501P1，工作電壓5V、峰值脈沖電流3A、DFN1006-2L封裝；結(jié)電容低至0.5pF，保證高速數(shù)據(jù)信號的傳輸；符合IEC 61000-4-2（靜電）±15kV（空氣）和 ±10kV（接觸）標(biāo)準(zhǔn)。

02

Type-C接口

保護(hù) USB 接口不受靜電放電 (ESD) 的影響十分重要。我們每天會(huì)數(shù)次在電子產(chǎn)品上插拔USB 數(shù)據(jù)線，在觸碰或使用 USB 端口時(shí)，便可能遇到靜電放電，這種情況十分常見。這些ESD 事件既可以由用戶（人體）產(chǎn)生，也可以由數(shù)據(jù)線上存儲(chǔ)的電荷產(chǎn)生。靜電峰值電壓可以達(dá)到數(shù)萬伏，很容易損壞USB 收發(fā)器敏感的 CMOS 結(jié)構(gòu)。因此，ESD防護(hù)對每個(gè) USB 引腳都有著重要且必要的意義。

作為最新款連接器之一的USB Type-C，在物理尺寸以及與主機(jī)和外圍設(shè)備的連接方式方面，都明顯不同于以前的版本。USB Type-C采用可正反插設(shè)計(jì)，總共24 個(gè)引腳，上下各 12 個(gè)引腳，支持朝上或朝下插入。

SBU 和CC 引腳保護(hù)：由于USB Type-C 插頭尺寸很小且引腳之間相隔很近，分立式單線瞬態(tài)電壓抑制(TVS) 二極管非常適合保護(hù)端口免受 ESD 事件的影響。此外，分立式TVS 二極管對于電路設(shè)計(jì)師而言，可以更方便地布局和布線。參考圖 引腳配置，我們可以看到 CC 引腳和SBU 引腳緊挨著 VBUS 引腳。VBUS引腳最高可達(dá) 24V，所以如果發(fā)生短路，CC引腳和 SBU 引腳則會(huì)暴露在24V 的電壓下。在這種情況下，TVS 二極管的最低擊穿電壓不低于24V 才能保護(hù) CC 和SBU 引腳。根據(jù) IEC 61000-4-5的要求，薩瑞微電子的SES2431P4能夠承受500V浪涌電壓！IEC 61000-4-2的要求，在±24kV（空氣放電）和±17kV（接觸放電）之間的高 ESD，并且能夠保持電路正常工作！

D+/D- 線路保護(hù)：D+/D-線路適用于 USB 2.0 接口，可以使用薩瑞微電子SEU0501P1、SEU0521P1S的進(jìn)行保護(hù)。SEU0501P1屬于 5V ESD，有著0.5pF 的最大結(jié)電容，采用的是DFN1006-2L超小型封裝尺寸。

推薦使用薩瑞微ESD\TVS系列

以上是薩瑞微電子USB PD快充與Type-C接口靜電防護(hù)方案，如有特殊需求，歡迎前來探討。

結(jié)論

在追求更快充電速度和更高數(shù)據(jù)傳輸率的同時(shí),我們不能忽視靜電防護(hù)這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過精心的設(shè)計(jì)和選擇合適的保護(hù)器件,我們可以在享受先進(jìn)技術(shù)帶來便利的同時(shí),確保設(shè)備的可靠性和長期使用壽命。