电路保护IC产品了解一波?带你解读USB Type-C端口保护器

以下内容中，小编将对TI TPD4S311端口保护器的相关内容进行着重介绍和阐述，希望本文能帮您增进对这款电路保护IC产品的了解，和小编一起来看看吧。

一、TPD4S311端口保护器概述

TPD4S311是单芯片USB Type-C端口保护设备，可提供20V的VBUS短路过电压和IEC ESD保护。

自发布USB Type-C连接器以来，已经发布了许多不符合USB Type-C规范的USB Type-C产品和配件。 USB Type-C Power Delivery适配器就是一个例子，该适配器仅在VBUS线上施加20 V的电压。 USB Type-C的另一个问题是，连接器的机械扭曲和滑动可能会缩短针脚的位置，因为它们在这个小型连接器中的距离非常近。这可能导致20 V VBUS与CC和SBU引脚短路。同样，由于Type-C连接器中的引脚接近，人们更加担心杂物和湿气会导致20-V VBUS引脚与CC和SBU引脚短路。

这些非理想的设备和机械事件使CC和SBU引脚必须能够承受20V的电压，即使这些引脚仅在5V或更低的电压下工作。 TPD4S311通过在CC和SBU引脚上提供过压保护，使CC和SBU引脚能够承受20 V的电压，而不会干扰正常工作。该器件在SBU和CC线上串联放置高压FET。当在这些线路上检测到高于OVP阈值的电压时，高压开关就会断开，从而将系统的其余部分与连接器上的高压状态隔离开来。

大多数系统要求外部引脚具有IEC 61000-4-2系统级ESD保护。 TPD4S311为USB Type-C连接器的CC1，CC2，SBU1和SBU2引脚集成了四个IEC61000-4-2 ESD保护通道。 这意味着TPD4S311的单个芯片中的USB Type-C连接器上的所有低速引脚都提供了IEC ESD保护。 此外，CC和SBU线路需要具有22V DC耐压的高压IEC ESD保护，以便同时支持IEC ESD和VBUS短路保护。 可以提供这种保护的离散市场解决方案并不多。 TPD4S311集成了此高压IEC ESD二极管，经过专门设计以确保其与设备内部的过压保护FET配合使用。使用分立组件很难生成这种解决方案。

二、TPD4S311端口保护器详述

TPD4S311端口保护器为USB Type-C连接器的CC1，CC2，SBU1和SBU2引脚提供4通道VBUS短路过压保护。 TPD4S311能够在其C_CC1，C_CC2，C_SBU1和C_SBU2引脚上处理24-VDC。这是必要的，因为根据USB PD规范，将VBUS设置为20V运行时，在不同USB PD VBUS电压的电压跃迁下，允许VBUS电压合法摆动至21V和21.5V。 TPD4S311内置高达24VBUS的容差，以提供高于21.5V规范的裕量，从而能够支持可能会破坏USB PD规范的USB PD适配器。

当发生VBUS短路事件时，由于热插拔事件中的RLC元素，会发生振铃。由于该RLC电路中的电阻非常低，因此振铃可能会在连接器上出现两倍于稳定电压的振铃。如果在短路至VBUS事件期间线路上的任何电容器的电容值降低，则可能会产生超过2倍的振铃。这意味着在“与VBUS短路”事件期间，USB Type-C引脚上可能会看到超过44 V的电压。 TPD4S311端口保护器具有内置电路保护来处理此振铃。用于IEC ESD保护的二极管钳位电路也可在VBUS短路事件期间钳制振铃电压，以将峰值振铃限制在大约30V。此外，TPD4S311端口保护器内置的过压保护FET可以承受30 V的电压，因此能够支持在VBUS短路事件中遇到的高压振铃波形。精心设计的电压钳位和30V耐压OVP FET的组合确保TPD4S311能够处理VBUS热插拔事件，热插拔电压高达24 VDC。

TPD4S311端口保护器具有70 ns(典型值)的极快关断时间。此外，在TPD4S311端口保护器的系统侧OVP FET(CC1，CC2，SBU1，SBU2)引脚上的OVP FET之后放置了额外的电压钳位，以进一步限制在USB Type-C CC / PD控制器期间暴露给USB Type-C CC / PD控制器的电压和电流 OVP FET关闭时的间隔为70 ns。 连接器侧电压钳位，具有极快关断时间的OVP FET和系统侧电压钳位的组合，可确保在VBUS短路期间CC1，CC2，SBU1或SBU2引脚上看到的应力水平 小于或等于HBM事件。 这是通过设计完成的，因为任何USB Type-C CC / PD控制器都将内置HBM ESD保护。

最后，小编诚心感谢大家的阅读。你们的每一次阅读，对小编来说都是莫大的鼓励和鼓舞。最后的最后，祝大家有个精彩的一天。