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Littelfuse幫您應對USB-C威脅

2017年03月31日09:28:46 本網站 我要評論(2)字號:T | T | T

 

作為全球排名第一的電路保護品牌,Littelfuse為客戶提供享譽世界、頂級性能的電子、電信、汽車和電氣行業品牌產品。在慕尼黑上海電子展上,Littelfuse分別展示了其較新的產品和技術,其中包括Littelfuse過去一年在汽車電子、LED照明、數據中心和云基礎設施,建筑/家居自動化和物聯網,白色家電等方面的突出研究成果。 

Littelfuse亞太區銷售副總裁Peter Kim先生表示:“Littelfuse是電路保護的全球領軍企業,在電源控制和感應方面擁有不斷增長的全球平臺。我們正在給許多快速發展的行業帶來新的產品和技術,我們希望通過加大創新技術投入促進全球領域的智能制造,特別是支持中國制造2025!

除了新產品與技術的展示,Littelfuse同期舉行了三場精彩的技術演講:高可靠性電動汽車的電路保護、USB-C的威脅和保護,以及采用TMR技術的汽車傳感器以及實現更加舒適和節能的駕駛的電子解決方案。

針對USB-C的威脅和保護的問題,記者采訪了Littelfuse資深技術行銷工程師游恭豪,討論了從業界到消費者廣泛關注的一些問題。

 

USB-C帶來的問題

       游恭豪與記者探討了當USB-C電路失效時,如何建立安全且可靠的保護機制,減少因為過熱而造成使用者受傷或裝置損壞。

他首先介紹說,USB-C可廣泛應用在高速數據連接與高功率電源傳輸,從手機、計算機,到顯示器都能看見其身影。USB-C之所以如此受歡迎,日漸普及,在于其靈活設計的不同功能能夠滿足不同使用者的需求。其4個優勢包括:小巧且正反可插的連接;功率高達100W;高速數據;以及交替模式。

游恭豪指出,USB-C給設計人員帶來了獨特的挑戰,包括0.5毫米間距的緊湊設計;10 GbpsUSB 3.1 Gen2;USB-PD高達100 W;對不受控制過熱污染敏感的風險;以及曾有報道電纜和設備的熱損傷(燃燒)。

他解釋,即使是合格的USB-C線材或裝置仍有過熱的危險。常見的失效模式包括:人體接觸帶來的ESD靜電放電;熱插拔和拔去插頭時的浪涌;針腳彎曲和電纜磨損引起的過載電流;棉絮、水、泥土灰塵等一起的連接器污染造成的過熱現象。因此,USB-C插頭易發生危險的過熱問題。

 

 

在分析了臟污造成的連接器過熱時,游恭豪表示,大量熱量可導致連接器損壞,可能的故障位置是接觸電阻增加A點)和絕緣電阻降低B點)。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、皮毛、液體等進入連接器。

 

 

Littelfuse幫助降低USB-C的風險

游恭豪告訴記者,LittelfusePTC的解決方案可以幫助降低USB-C的風險。自恢復型PTC可以提供過熱保護,利用其電阻值隨著環境溫度上升而增加的特性, 達到中斷USB電流的目的。臟污造成連接器發熱的基本原理是由于接觸針的污染/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,便產生可觀的熱來自接觸針i2R)。

 

 

他介紹說,Littelfuse提供USB插頭里面的PTC,為USB插頭/插座提供過熱保護。

 

LittelfuseSMD可恢復PTC作為USB-C過熱保護的陣容如下表所示。

 

 

ESD靜電保護怎樣做才能合規

IEC 61000-4-2標準是國際電工委員會所頒布的一個基礎性標準,它適合于各種電氣與電子設備的電磁兼容性系統級測試。游恭豪說,對于USB,常用的測試級別是±8kV接觸放電和±15kV空氣放電,而USB類型所需的ESD保護是所有USB類型,包括USB Source主端口、USB Sink從端口USB電纜。TVS二極管陣列可以提供ESD保護。

 

 

游恭豪強調,所有USB線路/針腳的設計都需要考慮ESD保護。為USB優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,經由低鉗位電壓和超低電容。

另一個問題是信號完整性,這是高速數據傳輸的關鍵。電纜組件插入損耗要求是:USB 3.1 Gen 2-5.8 dB @ 5 GHz,1米電纜,USB 3.1 Gen 2-11 dB @ 10 GHz,1米電纜;Littelfuse超低電容(0.1pFTVS二極管陣列僅有-1 dB @ 5 GHz-3 dB @ 10 GHz的損耗,USB眼圖的影響降到較低

 

 

 

根據USB-C的連接器的ESD、過熱、過流保護要求,每一個針腳都需要保護,因此必須挑選一個完美的方案

 

 

游恭豪較后總結道,USB Type-C連接器正在取代所有其他連接器,但臟污容易導致過熱故障,而可恢復SMD PTC有助于防止過熱。通過采用超低電容較小封裝的TVS二極管陣列提供的強大的ESD和耐浪涌解決方案可以有效防止ESD事件,確保較佳的信號完整性。LittelfuseUSB-C提供了各種保護器件和保護類型。

 

 

Littelfuse網站,工程師可以找到一些相關文獻設計和選擇指南,如電子產品選擇指南,包括所有Littelfuse技術、所有產品規格和應用的快速參考;還有系統級ESD設計指南,討論了多個應用,如:USB1.1/2.0/3.0HDMIDVI、音頻(揚聲器/麥克風)、鍵盤/按鈕,等等。以及USB3.1 Type-C保護解決方案,如PTCTVS二極管陣列解決方案快速參考。

 

www.littelfuse.com

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