1. 前言

USB Type-C是一種USB接口外形標準，擁有比Type-A及Type-B均小的體積，既可以應用于PC（主設備）又可以應用于外部設備（從設備，如手機）的接口類型。USB Type-C有4對TX/RX分線，2對USBD+/D-，一對SBU，2個CC，另外還有4個VBUS和4個地線。

USB Type-C? 正在改變我們連接和使用設備的方式。隨著 USB Type-C 連接器通過 USB Power Delivery (USB PD) 獲得更高電壓，我們需要包括更高級別的保護，以保護關鍵系統(tǒng)組件。

要考慮的一個因素是過壓保護 (OVP)，它可以防止系統(tǒng)中可能發(fā)生的潛在短路。OVP 的主要目的是防止 USB 2.0 數(shù)據(jù)線、配置通道 (CC) 引腳和 USB Type-C 連接器中的邊帶使用 (SBU) 線之間的 VBUS 短路。

連接器的可翻轉(zhuǎn)性對最終用戶來說具有許多優(yōu)勢，但連接器的設計帶來了新的挑戰(zhàn)，包括更高的引腳數(shù)和更小的尺寸，以及減小的引腳間距，這可能會帶來破壞內(nèi)部電路的新情況。這種風險在智能手機和平板電腦等移動應用程序中具有特別重要的意義。USB Type-C 連接器或插頭受潮氣或夾在針腳中的碎屑影響，可能會導致跨 USB 2.0 數(shù)據(jù)線的 VBUS 針腳短路。

2.加強USB連接器保護措施

圖 1 顯示了濕氣在 USB Type-C 連接器中積聚的情況。存在的濕氣會導致 VBUS 電源引腳和 USB 2.0 數(shù)據(jù)線短路。當開關閉合開始數(shù)據(jù)傳輸時，來自 VBUS 的電壓將只施加到 USB 2.0 數(shù)據(jù)線。在這種情況下，沒有 OVP 的解決方案會將開關后面的敏感系統(tǒng)組件暴露在數(shù)據(jù)線上的更高電壓下。

圖 1：不帶 OVP 的傳統(tǒng) USB 開關

智能手機中快速充電實現(xiàn)的更高輸入電壓允許系統(tǒng)中 VBUS 上存在更高電壓，從而更快地為電池充電。當存在更高的充電電壓時，數(shù)據(jù)線之間的 VBUS 短路可能會損壞關鍵組件，例如未達到更高充電電壓額定值的處理器。

不合規(guī)的 USB 電纜或電源適配器也可能引起過壓事件的擔憂。額定值不支持快速充電或非 USB 充電實施的電纜可能會受到過壓事件的影響，或者在任何 USB PD 協(xié)商開始之前提供 20V 的適配器。

對于所有可能損壞系統(tǒng)的潛在情況，是否有可用的解決方案來阻止過壓事件？

所述TS5USBC412對1的USB 2.0開關最多可支持24V OVP為C型USB端口（或傳統(tǒng)的USB端口），保護需要更高電壓充電從故障狀況的保護的應用程序。OVP 功能旨在保護開關后面的敏感系統(tǒng)組件，這些組件在連接器上的 D+ 和 D- 引腳之間的 VBUS 短路時無法幸免。

回顧之前 USB Type-C 連接器上存在濕氣的示例，如果在連接器和系統(tǒng)的其余部分之間包含 TS5USBC41，會發(fā)生什么情況？如果發(fā)生過壓事件，TS5USBC41 將打開所有開關以阻止 20V 電壓到達組件，從而防止對系統(tǒng)造成損壞。 

圖 2：TS5USBC41 在過壓事件期間保護系統(tǒng)

有兩個版本的 TS5USBC41 可用：

· TS5USBC412（可支持24V OVP） 

· TS5USBC410（可支持20V OVP）

這兩款器件均采用小型 1.62mm x 1.24mm 晶圓芯片級封裝 (WCSP)，引腳對引腳兼容，非常適合解決方案尺寸小是關鍵因素的移動應用。

TS5USBC41 還針對低功耗進行了優(yōu)化，可實現(xiàn) 10μA 的有源電流消耗，從而在智能手機和平板電腦應用中實現(xiàn)更長的電池壽命。

TS5USBC41 中包含的另一個關鍵特性是斷電保護。當器件斷電或電源電壓 (V CC ) 為 0V 時，輸入/輸出 (I/O) 保持高阻態(tài)，防止錯誤電壓到達系統(tǒng)并在系統(tǒng)上電時保持隔離. 這是保護的另一個好處，因為 TS5USBC41 始終在活動或關閉模式下為連接到設備的關鍵系統(tǒng)組件增加保護級別。

TS5USBC41 的兩個版本并不是 TI 提供的唯一 OVP USB 開關。引腳對引腳變體 TS5USBC400 和 TS5USBC402 與 TS5USBC41 共享相同的架構(gòu)，但將分別提供高達 16V 和 20V 的 OVP。TS5USBC400 適用于不需要完整 20V 保護的成本敏感項目或?qū)嵤?

如果 USB 連接器和系統(tǒng)的其余部分之間沒有保護，則過壓事件可能會損壞關鍵系統(tǒng)組件。這在智能手機中尤其重要，因為快速充電實施可能會在 VBUS 上存在更高的電壓。TI 現(xiàn)已提供可用于保護 USB Type-C 端口以及傳統(tǒng) USB 或 Micro-B 端口的解決方案。