Littelfuse帮您应对USB-C威胁

2017年03月31日09:28:46 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

作为全球排名第一的电路保护品牌，Littelfuse为客户提供享誉世界、顶级性能的电子、电信、汽车和电气行业品牌产品。在慕尼黑上海电子展上，Littelfuse分别展示了其较新的产品和技术，其中包括Littelfuse过去一年在汽车电子、LED照明、数据中心和云基础设施，建筑/家居自动化和物联网，白色家电等方面的突出研究成果。

Littelfuse亚太区销售副总裁Peter Kim先生表示：“Littelfuse是电路保护的全球领军企业，在电源控制和感应方面拥有不断增长的全球平台。我们正在给许多快速发展的行业带来新的产品和技术，我们希望通过加大创新技术投入促进全球领域的智能制造，特别是支持中国制造2025。”

除了新产品与技术的展示，Littelfuse同期举行了三场精彩的技术演讲：高可靠性电动汽车的电路保护、USB-C的威胁和保护，以及采用TMR技术的汽车传感器以及实现更加舒适和节能的驾驶的电子解决方案。

针对USB-C的威胁和保护的问题，记者采访了Littelfuse资深技术行销工程师游恭豪，讨论了从业界到消费者广泛关注的一些问题。

USB-C带来的问题

游恭豪与记者探讨了当USB-C电路失效时，如何建立安全且可靠的保护机制，减少因为过热而造成使用者受伤或装置损坏。

他首先介绍说，USB-C可广泛应用在高速数据连接与高功率电源传输，从手机、计算机，到显示器都能看见其身影。USB-C之所以如此受欢迎，日渐普及，在于其灵活设计的不同功能能够满足不同使用者的需求。其4个优势包括：小巧且正反可插的连接；功率高达100W；高速数据；以及交替模式。

游恭豪指出，USB-C给设计人员带来了独特的挑战，包括0.5毫米针脚间距的紧凑设计；10 Gbps的USB 3.1 Gen2；USB-PD高达100 W；对不受控制过热污染敏感的风险；以及曾有报道电缆和设备的热损伤（燃烧）。

他解释，即使是合格的USB-C线材或装置仍有过热的危险。常见的失效模式包括：人体接触带来的ESD静电放电；热插拔和拔去插头时的浪涌；针脚弯曲和电缆磨损引起的过载电流；棉絮、水、泥土灰尘等一起的连接器污染造成的过热现象。因此，USB-C插头易发生危险的过热问题。

在分析了脏污造成的连接器过热时，游恭豪表示，大量热量可导致连接器损坏，可能的故障位置是接触电阻增加（A点）和绝缘电阻降低（B点）。其原因在于接触针脚污染、变形、磨损、锈蚀等；或是小的异物，如金属粒子、头发、皮毛、液体等进入连接器。

Littelfuse帮助降低USB-C的风险

游恭豪告诉记者，Littelfuse的PTC的解决方案可以帮助降低USB-C的风险。自恢复型PTC可以提供过热保护，利用其电阻值随着环境温度上升而增加的特性, 达到中断USB电流的目的。脏污造成连接器发热的基本原理是由于接触针脚的污染/变形造成接触电阻（R）增加，伴随着USB Type-C的充电电流（i）增加到3A/5A，便产生可观的热来自接触针脚（i²R）。

他介绍说，Littelfuse提供USB插头里面的PTC，为USB插头/插座提供过热保护。

Littelfuse是SMD可恢复PTC作为USB-C过热保护的阵容如下表所示。

ESD静电保护怎样做才能合规

IEC 61000-4-2标准是国际电工委员会所颁布的一个基础性标准，它适合于各种电气与电子设备的电磁兼容性系统级测试。游恭豪说，对于USB，常用的测试级别是±8kV接触放电和±15kV空气放电，而USB类型所需的ESD保护是所有USB类型，包括USB Source主端口、USB Sink从端口和USB电缆。TVS二极管阵列可以提供ESD保护。

游恭豪强调，所有USB线路/针脚的设计都需要考虑ESD保护。为USB优化的解决方案是采用小封装的TVS二极管阵列，它可以承受高浪涌和ESD，经由低钳位电压和超低电容。

另一个问题是信号完整性，这是高速数据传输的关键。电缆组件插入损耗要求是：USB 3.1 Gen 2为-5.8 dB @ 5 GHz，1米电缆，USB 3.1 Gen 2为-11 dB @ 10 GHz，1米电缆；Littelfuse超低电容（0.1pF）TVS二极管阵列仅有-1 dB @ 5 GHz和-3 dB @ 10 GHz的损耗，对USB眼图的影响降到较低。

根据USB-C的连接器的ESD、过热、过流保护要求，每一个针脚都需要保护，因此必须挑选一个完美的方案

游恭豪较后总结道，USB Type-C连接器正在取代所有其他连接器，但脏污容易导致过热故障，而可恢复SMD PTC有助于防止过热。通过采用超低电容较小封装的TVS二极管阵列提供的强大的ESD和耐浪涌解决方案可以有效防止ESD事件，确保较佳的信号完整性。Littelfuse为USB-C提供了各种保护器件和保护类型。

在Littelfuse网站，工程师可以找到一些相关文献设计和选择指南，如电子产品选择指南，包括所有Littelfuse技术、所有产品规格和应用的快速参考；还有系统级ESD设计指南，讨论了多个应用，如：USB1.1/2.0/3.0、HDMI和DVI、音频（扬声器/麦克风）、键盘/按钮，等等。以及USB3.1 Type-C保护解决方案，如PTC和TVS二极管阵列解决方案快速参考。

Littelfuse帮您应对USB-C威胁

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