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金开盛防护器件在Type-C 线缆充电端口短路、过热、静电保护方案中的应用

2020-12-30

一、USB Type-C 防护背景 :

Type-C手机数据线存在的问题 ,与传统micro 接口相比,Type-C接口有不区分正反面、可以通过5A的电流,实现快速充电等优势,所以Type-C慢慢的成为众多手机的标配。但Type -C也有很多的不足比如Type-C连接器公头和母座多次插拔导致接触电阻的上升;Type-C连接器PinPin之间的间距较小,头发、金属屑、咖啡渍、汗渍等杂物进入Type C连接器狭小空间里,导致充电端子处的Vbus GND 形成微短路;尤其是 Type-C连接器的结构更复杂,加工精度的问题也可导致接触电阻的不稳定。随着充电电流的不断提高,Type-C 充电端口出现发热烧毁的现象呈现上升趋势,所以Type-C充电端口的安全保护也成为众多手机厂家越来越关注的焦点。

Type-C接口的工作特性意味着它需要支持热插拔动作,因此更容易受人体静电放电的伤害,其内部是高集成度的芯片,静电放电的伤害会使接口变得更加脆弱。针对此需求和工作环境,金开盛为此设计了USB Type-C接口防护方案。在此端口增加Low Loss 低阻贴片PPTC元器件和带回扫ESD静电器件,回扫ESD最大的特点是在Vt 触发电压之后,芯片会在瞬间降低ESD两端的钳位电压,这个电压Vh范围在工作电压和触发电压之间,然后在随着电流的增大,而电压逐步增加。ESD器件的保护功能是产品在ESDEOS发生时,瞬间导通本体,电流流过倒到GND,然后同时降Vc钳位,保证Vc小于后端IC的安全电压阈值。回扫ESD的特性是在同样Ipp电流的情况下,Vc钳位电压比常规的ESD器件低30%以上,极大的保证了被保护IC乃至整个电路的安全。可以有效防止此类伤害保护后端贵重设备,保护消费者人身安全。是一个端口安全保护最方便、简洁有效的低成本设计。


二、防护方案与金开盛器件

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USB Type-C 防护具体PPTC应用型号:LSML400S4

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具体ESD应用型号:JUB05CD2(5V)JUB12CD2(12V)

JUB05CD2:VC电压为7.8V,采用的CSP晶圆级封装,具有体积小,IPP高,VC低,阻抗小等优势。IEC 61000-4-2ESD)±30KV(空气),±30KV(接触),IEC61000-4-5 (Lightning) 8A (8/20μs)

JUB12CD2:VC电压为15V,并且采用的CSP晶圆级封装,具有体积小,IPP高,VC低,阻抗小等优势。IEC 61000-4-2ESD)±15KV(空气),±8KV(接触),IEC61000-4-5 (Lightning) 7A (8/20μs)

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三、方案应用

1、智能手机

2、平板电脑、笔记本电脑

3、其他含Type-C端口设备

 

四、超低阻PPTC的应用事项

1、PPTC串联在Vbus回路中,安装位置尽量靠近连接器端口;

2、PPTC通过回流焊的方式焊接在Type-C连接器的PCB上;

3PPTC保护后会有微弱的漏电流,使PPTC一直锁定在保护状态,直到充电器从插座上拔出或者异物被去除后,PPTC才会恢复到低阻状态。