保護
Short-to-VBUS 保護
USB Type-C の CC と SBU ピンが VBUS とショートしたときにピンを守る保護 IC。
これは何ですか?
Short-to-VBUS は USB Type-C 設計に特有の故障モードです。コネクタ内で CC と SBU ピンは VBUS ピンのすぐ隣にあるため、ピンの曲がり、異物、斜め挿しで VBUS とショートすることがあります。VBUS は 5 V、USB PD で最大 20 V、USB PD 3.1 EPR では最大 48 V です。保護がなければ、この電圧でピンの先の IC(CC / PD コントローラ、MUX、オーディオチップ)が瞬時に壊れます。Short-to-VBUS 保護 IC は各ラインに直列にスイッチを入れます。コネクタ側の電圧が安全な値を超えると数十ナノ秒以内にスイッチが開き、高電圧は IC に届きません。故障がなくなると、スイッチは再び閉じます。
いつ必要ですか?
- ホスト側またはデバイス側の USB Type-C CC1 / CC2 ピン保護。
- USB Type-C SBU1 / SBU2 ピン保護(オーディオ / DisplayPort alt-mode サイドバンド)。
- 高電圧レールが低電圧ピンにショートし得るあらゆる差し抜きコネクタ(例:車載インフォテインメントコネクタ)。
- 9 V / 15 V / 20 V を扱う USB-PD 設計。これらの電圧を信号側から確実にブロックする必要があります。
正しい部品の選び方
- ブロック電圧
- 設計で起こりうる最大の VBUS を上回ること。24 V 耐圧なら USB PD SPR(最大 20 V)をカバーします。EPR 設計(28〜48 V)にはさらに高い定格が必要です。
- 信号側動作電圧
- CC / SBU の通常範囲(通常 0-5 V)に合わせる。
- 容量
- SBU が運ぶのは DisplayPort の AUX チャネルやアナログオーディオで、高速の映像レーンではないため、数 pF で問題ありません(MI2330G-F33:SBU は約 6 pF、帯域 1 GHz)。CC スイッチは VCONN 電源も通すため、より大きくなります。
- ラッチ / ホールド動作
- Short-to-VBUS 素子には、動作後にラッチして再起動しないと戻らないものと、自動で復帰するものがあります。MI2330G-F33 は故障が解消してから約 0.5 ms 後にスイッチを再びオンにします。
- パッケージ
- 4 チャネルの保護 IC は複数のディスクリート部品を置き換えます。MI2330G-F33 は 3 x 3 mm の TQFN(TQFN3x3-20)で、コネクタと CC / SBU コントローラの間に配置します。
Magnias の提供製品
MI2330G-F33:CC1 / CC2 と SBU1 / SBU2(または D+ / D-)向けの 4 チャネル USB Type-C short-to-VBUS 保護 IC。コネクタ側は 24 V DC に耐え、約 70 ns で遮断して自動復帰し、コネクタピンに IEC 61000-4-2 保護(接触 ±8 kV、気中 ±15 kV)を備え、CC スイッチは 600 mA の VCONN を通し、デッドバッテリ用抵抗を内蔵しています。TQFN3x3-20、-40〜+85 °C。新規設計向けのアクティブ品で、旧バリアントは生産終了です。
よくある質問
通常の TVS では Type-C 保護に不十分?
不十分です。通常 TVS は電圧をクランプしますが、大電流は依然として流れます。Short-to-VBUS は単なるクランプではなく、経路を遮断するブロッキングデバイスが必要です。
Short-to-VBUS と ESD の違いは?
ESD ダイオードはナノ秒/マイクロ秒の過渡を低 IPP で処理。Short-to-VBUS は数秒〜数分続く定常 DC ショートを処理。設計思想がまったく異なります。
どの short-to-VBUS 品を使えばよい?
新規設計には MI2330G-F33 をお使いください。旧バリアントは生産終了です。既存の設計で旧品を使っている場合は FAE までお問い合わせください。
USB Type-C のすべてのピンに Short-to-VBUS が必要ですか?
いいえ。コネクタ内で VBUS の隣にある CC1、CC2、SBU1、SBU2 が通常の保護対象です。D+ / D- も保護する設計があるため、MI2330G-F33 は CC と SBU の代わりに CC と D+ / D- の組み合わせでも使えます。SuperSpeed ペアには通常、低容量の ESD ダイオードを使います。