USB Type-C连接器：具有挑战性的一体式解决方案

品慧电子讯USB Type-C™连接器应用于笔记本电脑甚至机顶盒变得越来越普遍，但随着它应用于小尺寸应用程序，如手机、穿戴设备或其他便携式电子设备，系统设计人员具有不同的设计考虑。他们的挑战是如何利用众多的新功能，包括更高的功率传递；可逆连接器；更高的数据速率；以及运行高清晰度多媒体接口（HDMI）、DisplayPort和Thunderbolt等备用模式的选项，同时不断减少自身系统的外形尺寸和功耗。

新型USB Type-C连接器除了用于USB Type A或Micro-USB连接器的标准静电放电（ESD）保护外，还具有挑战性的保护考虑。由于USB Type-C连接器的管脚间距如此之小，因此可能会将高电压VBUS电源管脚短路到附近的数据管脚。而且由于通过VBUS电源传送（PD），VBUS电源管脚可达到20V，5A，因此将VBUS短路到配置通道（CC）或边带使用（SBU）管脚对下游PD控制器来讲将是灾难性的，因为PD控制器并不能处理这些管脚上的较高电压（图1）。

图1：将VBUS短路到CC和SBU管脚将导致下游电路故障

在手机、可穿戴式或其他便携式电子设备应用中，当实施解决方案以保护PD控制器免受过电压DC或瞬态事件的影响时，电路板空间和功耗限制引起数个设计挑战。例如：

该解决方案必须能够存续并保护下游电路，直到允许的最大充电电压和电流（20V和5A），因为在建立PD合同之前，市场上具有可输出20V的不合规适配器。

该解决方案必须是低功耗，因此它不会耗尽电池寿命，这在移动和可穿戴应用中尤为重要。

该解决方案必须占用电路板最小的面积。由于USB Type-C连接器的管脚数（24管脚）和细微管脚间距（0.5mm），当部件占用电路板太多面积时，布局会面临挑战。

考虑到所有这些因素，TI已创建了TPD2S300：一个单一的小尺寸、低功耗集成解决方案，为USB Type-C控制器上的CC1和CC2管脚提供保护。

TPD2S300是一个双通道集成电路，可保护CC1和CC2管脚免受瞬态ESD（高达±8kV触点和±15kV气隙）和过压短路到VBUS（高达20V）的影响。与大多数标准的外部ESD器件不同，TPD2S300中的集成ESD可耐受更高的工作电压。TPD2S300提供完整的保护，无需外部ESD二极管或电阻。其1.4mm x 1.4mm晶片芯片级封装（WCSP）提供了一个节省空间的解决方案，低静态电流额定值为3μA，节省电力并延长电池寿命。

您可将TPD2S300与其他保护装置（如TPD1S514（过压+冲击+VBUS的ESD保护）和ESD122 （双通道低电容ESD保护））配对，为USB Type-C连接器提供一体式解决方案（图2）。

图2：USB Type-C连接器的一体式解决方案

USB Type-C连接器为技术世界带来了无数的可能性和机会。然而，由于这些优势，也会带来保护挑战，这可能会减缓USB Type-C的设计开发。若未妥善解决，这些挑战甚至可能导致现场故障。TI已将所有这一切考虑在内，并设计了一种简单易用的集成解决方案，因此您不需担心。



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