Littelfuse幫您應(yīng)對(duì)USB-C威脅
作為全球排名第一的電路保護(hù)品牌,Littelfuse為客戶(hù)提供享譽(yù)世界、頂級(jí)性能的電子、電信、汽車(chē)和電氣行業(yè)品牌產(chǎn)品。在慕尼黑上海電子展上,Littelfuse分別展示了其較新的產(chǎn)品和技術(shù),其中包括Littelfuse過(guò)去一年在汽車(chē)電子、LED照明、數(shù)據(jù)中心和云基礎(chǔ)設(shè)施,建筑/家居自動(dòng)化和物聯(lián)網(wǎng),白色家電等方面的突出研究成果。
Littelfuse亞太區(qū)銷(xiāo)售副總裁Peter Kim先生表示:“Littelfuse是電路保護(hù)的全球領(lǐng)軍企業(yè),在電源控制和感應(yīng)方面擁有不斷增長(zhǎng)的全球平臺(tái)。我們正在給許多快速發(fā)展的行業(yè)帶來(lái)新的產(chǎn)品和技術(shù),我們希望通過(guò)加大創(chuàng)新技術(shù)投入促進(jìn)全球領(lǐng)域的智能制造,特別是支持中國(guó)制造2025。”
除了新產(chǎn)品與技術(shù)的展示,Littelfuse同期舉行了三場(chǎng)精彩的技術(shù)演講:高可靠性電動(dòng)汽車(chē)的電路保護(hù)、USB-C的威脅和保護(hù),以及采用TMR技術(shù)的汽車(chē)傳感器以及實(shí)現(xiàn)更加舒適和節(jié)能的駕駛的電子解決方案。
針對(duì)USB-C的威脅和保護(hù)的問(wèn)題,記者采訪了Littelfuse資深技術(shù)行銷(xiāo)工程師游恭豪,討論了從業(yè)界到消費(fèi)者廣泛關(guān)注的一些問(wèn)題。
USB-C帶來(lái)的問(wèn)題
游恭豪與記者探討了當(dāng)USB-C電路失效時(shí),如何建立安全且可靠的保護(hù)機(jī)制,減少因?yàn)檫^(guò)熱而造成使用者受傷或裝置損壞。
他首先介紹說(shuō),USB-C可廣泛應(yīng)用在高速數(shù)據(jù)連接與高功率電源傳輸,從手機(jī)、計(jì)算機(jī),到顯示器都能看見(jiàn)其身影。USB-C之所以如此受歡迎,日漸普及,在于其靈活設(shè)計(jì)的不同功能能夠滿(mǎn)足不同使用者的需求。其4個(gè)優(yōu)勢(shì)包括:小巧且正反可插的連接;功率高達(dá)100W;高速數(shù)據(jù);以及交替模式。
游恭豪指出,USB-C給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了獨(dú)特的挑戰(zhàn),包括0.5毫米針腳間距的緊湊設(shè)計(jì);10 Gbps的USB 3.1 Gen2;USB-PD高達(dá)100 W;對(duì)不受控制過(guò)熱污染敏感的風(fēng)險(xiǎn);以及曾有報(bào)道電纜和設(shè)備的熱損傷(燃燒)。
他解釋?zhuān)词故呛细竦?/span>USB-C線(xiàn)材或裝置仍有過(guò)熱的危險(xiǎn)。常見(jiàn)的失效模式包括:人體接觸帶來(lái)的ESD靜電放電;熱插拔和拔去插頭時(shí)的浪涌;針腳彎曲和電纜磨損引起的過(guò)載電流;棉絮、水、泥土灰塵等一起的連接器污染造成的過(guò)熱現(xiàn)象。因此,USB-C插頭易發(fā)生危險(xiǎn)的過(guò)熱問(wèn)題。
在分析了臟污造成的連接器過(guò)熱時(shí),游恭豪表示,大量熱量可導(dǎo)致連接器損壞,可能的故障位置是接觸電阻增加(A點(diǎn))和絕緣電阻降低(B點(diǎn))。其原因在于接觸針腳污染、變形、磨損、銹蝕等;或是小的異物,如金屬粒子、頭發(fā)、皮毛、液體等進(jìn)入連接器。
Littelfuse幫助降低USB-C的風(fēng)險(xiǎn)
游恭豪告訴記者,Littelfuse的PTC的解決方案可以幫助降低USB-C的風(fēng)險(xiǎn)。自恢復(fù)型PTC可以提供過(guò)熱保護(hù),利用其電阻值隨著環(huán)境溫度上升而增加的特性, 達(dá)到中斷USB電流的目的。臟污造成連接器發(fā)熱的基本原理是由于接觸針腳的污染/變形造成接觸電阻(R)增加,伴隨著USB Type-C的充電電流(i)增加到3A/5A,便產(chǎn)生可觀的熱來(lái)自接觸針腳(i2R)。
他介紹說(shuō),Littelfuse提供USB插頭里面的PTC,為USB插頭/插座提供過(guò)熱保護(hù)。
Littelfuse是SMD可恢復(fù)PTC作為USB-C過(guò)熱保護(hù)的陣容如下表所示。
ESD靜電保護(hù)怎樣做才能合規(guī)
IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際電工委員會(huì)所頒布的一個(gè)基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn),它適合于各種電氣與電子設(shè)備的電磁兼容性系統(tǒng)級(jí)測(cè)試。游恭豪說(shuō),對(duì)于USB,常用的測(cè)試級(jí)別是±8kV接觸放電和±15kV空氣放電,而USB類(lèi)型所需的ESD保護(hù)是所有USB類(lèi)型,包括USB Source主端口、USB Sink從端口和USB電纜。TVS二極管陣列可以提供ESD保護(hù)。
游恭豪強(qiáng)調(diào),所有USB線(xiàn)路/針腳的設(shè)計(jì)都需要考慮ESD保護(hù)。為USB優(yōu)化的解決方案是采用小封裝的TVS二極管陣列,它可以承受高浪涌和ESD,經(jīng)由低鉗位電壓和超低電容。
另一個(gè)問(wèn)題是信號(hào)完整性,這是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵。電纜組件插入損耗要求是:USB 3.1 Gen 2為-5.8 dB @ 5 GHz,1米電纜,USB 3.1 Gen 2為-11 dB @ 10 GHz,1米電纜;Littelfuse超低電容(0.1pF)TVS二極管陣列僅有-1
dB @ 5 GHz和-3 dB @ 10 GHz的損耗,對(duì)USB眼圖的影響降到較低。
根據(jù)USB-C的連接器的ESD、過(guò)熱、過(guò)流保護(hù)要求,每一個(gè)針腳都需要保護(hù),因此必須挑選一個(gè)完美的方案
游恭豪較后總結(jié)道,USB Type-C連接器正在取代所有其他連接器,但臟污容易導(dǎo)致過(guò)熱故障,而可恢復(fù)SMD PTC有助于防止過(guò)熱。通過(guò)采用超低電容較小封裝的TVS二極管陣列提供的強(qiáng)大的ESD和耐浪涌解決方案可以有效防止ESD事件,確保較佳的信號(hào)完整性。Littelfuse為USB-C提供了各種保護(hù)器件和保護(hù)類(lèi)型。
在Littelfuse網(wǎng)站,工程師可以找到一些相關(guān)文獻(xiàn)設(shè)計(jì)和選擇指南,如電子產(chǎn)品選擇指南,包括所有Littelfuse技術(shù)、所有產(chǎn)品規(guī)格和應(yīng)用的快速參考;還有系統(tǒng)級(jí)ESD設(shè)計(jì)指南,討論了多個(gè)應(yīng)用,如:USB1.1/2.0/3.0、HDMI和DVI、音頻(揚(yáng)聲器/麥克風(fēng))、鍵盤(pán)/按鈕,等等。以及USB3.1 Type-C保護(hù)解決方案,如PTC和TVS二極管陣列解決方案快速參考。
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