防護
Short-to-VBUS 保護
當 USB Type-C 的 CC 與 SBU 接腳短路到 VBUS 時,保護其安全的保護 IC。
這是什麼?
Short-to-VBUS 是 USB Type-C 設計中特有的故障模式。連接器中的 CC 與 SBU 接腳緊鄰 VBUS 接腳,接腳彎曲,異物或斜插都可能讓它們短路到 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。若無保護,這個電壓會立即燒毀這些接腳後方的 IC(CC / PD 控制器,MUX 或音訊晶片)。Short-to-VBUS 保護 IC 在每條線路上串接一個開關。當連接器側電壓超過安全值時,開關會在數十奈秒內斷開,高壓到不了 IC;故障排除後,開關會再度導通。
何時需要它?
- 主端或裝置端的 USB Type-C CC1 / CC2 接腳保護。
- USB Type-C SBU1 / SBU2 接腳保護(音訊 / DisplayPort alt-mode 邊帶)。
- 任何高壓軌可能短路到低壓接腳的可插拔連接器(例如車用資訊娛樂連接器)。
- 使用 9 V / 15 V / 20 V 的 USB-PD 設計,這些電壓必須阻擋於訊號側之外。
如何挑選合適的型號
- 阻擋電壓
- 必須高於您的設計可能遇到的最高 VBUS。24 V 耐壓涵蓋 USB PD SPR(最高 20 V);EPR 設計(28-48 V)需要更高的額定。
- 訊號側工作電壓
- 必須匹配 CC / SBU 的正常範圍(通常 0-5 V)。
- 電容
- SBU 傳送的是 DisplayPort AUX 通道或類比音訊,而非高速視訊通道,所以數 pF 就可以(MI2330G-F33:SBU 約 6 pF 和頻寬 1 GHz)。CC 開關較大,因為它還要傳送 VCONN 電源。
- 閂鎖 / 保持行為
- 有些 Short-to-VBUS 元件觸發後會閂鎖(需重新上電才能恢復),有些則會自行恢復。MI2330G-F33 在故障排除約 0.5 ms 後重新導通開關。
- 封裝
- 4 通道保護 IC 可取代多顆分立元件。MI2330G-F33 為 3 x 3 mm 的 TQFN(TQFN3x3-20),放在連接器與 CC / SBU 控制器之間。
Magnias 提供的產品
MI2330G-F33:4 通道 USB Type-C short-to-VBUS 保護,用於 CC1 / CC2 加 SBU1 / SBU2(或 D+ / D-)。連接器側可耐 24 V DC,約 70 ns 斷開並自動恢復,連接器接腳具 IEC 61000-4-2 保護(接觸 ±8 kV 和空氣 ±15 kV),CC 開關可傳送 600 mA VCONN,並整合 dead-battery 電阻。TQFN3x3-20,-40 至 +85 °C。新設計請使用此料號;舊版本已停產。
常見問題
一般 TVS 不足以保護 Type-C 嗎?
不行。一般 TVS 可鉗位電壓但仍會通過大量電流。Short-to-VBUS 需要的是中斷路徑的阻擋元件,而非單純鉗位。
Short-to-VBUS 與 ESD 有何不同?
ESD 二極體處理低 IPP 的奈秒 / 微秒瞬態。Short-to-VBUS 處理持續數秒到數分鐘的穩態 DC 短路,設計完全不同。
我該使用哪一顆 short-to-VBUS 料號?
新設計請用 MI2330G-F33。舊版本已停產;若現有設計使用舊料號,請洽詢您的 FAE。
是否每個 USB Type-C 接腳都需要 Short-to-VBUS?
不需要。CC1,CC2,SBU1 與 SBU2 在連接器中緊鄰 VBUS,是通常需要保護的接腳。有些設計也保護 D+ / D-,所以 MI2330G-F33 可以改用在 CC 加 D+ / D-,而不是 CC 加 SBU。SuperSpeed 差動對通常使用低電容 ESD 二極體。