交叉参考
防护

Short-to-VBUS 保护

当 USB Type-C 的 CC 与 SBU 引脚短路到 VBUS 时,保护其安全的保护 IC。

这是什么?

Short-to-VBUS 是 USB Type-C 设计中特有的故障模式。连接器中的 CC 与 SBU 引脚紧邻 VBUS 引脚,引脚弯曲,异物或斜插都可能让它们短路到 VBUS,而 VBUS 可能是 5 V,USB PD 下最高 20 V,或 USB PD 3.1 EPR 下最高 48 V。如果没有保护,这个电压会立即烧毁这些引脚后面的 IC(CC / PD 控制器,MUX 或音频芯片)。Short-to-VBUS 保护 IC 在每条线路上串联一个开关。当连接器侧电压超过安全值时,开关会在几十纳秒内断开,高压到不了 IC;故障排除后,开关会再次导通。

何时需要它?

  • 主端或设备端的 USB Type-C CC1 / CC2 引脚保护。
  • USB Type-C SBU1 / SBU2 引脚保护(音频 / DisplayPort alt-mode 边带)。
  • 任何高压轨可能短路到低压引脚的可插拔连接器(例如车载娱乐连接器)。
  • 使用 9 V / 15 V / 20 V 的 USB-PD 设计,这些电压必须阻挡于信号侧之外。

如何挑选合适的型号

阻挡电压
必须高于您的设计可能遇到的最高 VBUS。24 V 耐压覆盖 USB PD SPR(最高 20 V);EPR 设计(28-48 V)需要更高的额定。
信号侧工作电压
必须匹配 CC / SBU 的正常范围(通常 0-5 V)。
电容
SBU 传输的是 DisplayPort AUX 通道或模拟音频,而不是高速视频通道,所以几 pF 就可以(MI2330G-F33:SBU 约 6 pF 和带宽 1 GHz)。CC 开关更大,因为它还要传输 VCONN 电源。
锁存 / 保持行为
有些 Short-to-VBUS 器件触发后会锁存(需要重新上电才能恢复),有些则会自行恢复。MI2330G-F33 在故障排除约 0.5 ms 后重新导通开关。
封装
4 通道保护 IC 可取代多颗分立器件。MI2330G-F33 为 3 x 3 mm 的 TQFN(TQFN3x3-20),放在连接器与 CC / SBU 控制器之间。

Magnias 提供的产品

MI2330G-F33:4 通道 USB Type-C short-to-VBUS 保护,用于 CC1 / CC2 加 SBU1 / SBU2(或 D+ / D-)。连接器侧可耐 24 V DC,约 70 ns 断开并自动恢复,连接器引脚具有 IEC 61000-4-2 保护(接触 ±8 kV 和空气 ±15 kV),CC 开关可传输 600 mA VCONN,并集成 dead-battery 电阻。TQFN3x3-20,-40 至 +85 °C。新设计请使用此料号;旧版本已停产。

常见问题

普通 TVS 不足以保护 Type-C 吗?
不行。普通 TVS 可钳位电压但仍会通过大量电流。Short-to-VBUS 需要的是中断路径的阻挡器件,而非单纯钳位。
Short-to-VBUS 与 ESD 有何不同?
ESD 二极管处理低 IPP 的纳秒 / 微秒瞬态。Short-to-VBUS 处理持续数秒到数分钟的稳态 DC 短路,设计完全不同。
我该使用哪一颗 short-to-VBUS 料号?
新设计请用 MI2330G-F33。旧版本已停产;如果现有设计使用旧料号,请咨询您的 FAE。
是否每个 USB Type-C 引脚都需要 Short-to-VBUS?
不需要。CC1,CC2,SBU1 与 SBU2 在连接器中紧邻 VBUS,是通常需要保护的引脚。有些设计也保护 D+ / D-,所以 MI2330G-F33 可以改用在 CC 加 D+ / D-,而不是 CC 加 SBU。SuperSpeed 差分对通常使用低电容 ESD 二极管。