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檢查我們周圍電子設(shè)備外殼上的各種接口，你可能會發(fā)現(xiàn)它們的類型和數(shù)量正在減少。但與此同時，有越來越多的機會上鏡，這個接口就是USB Type-C（以下簡稱USB-C）。

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根據(jù)HIS2021年全球市場研究數(shù)據(jù)配備USB-C在智能手機、平板電腦、筆記本電腦等數(shù)億消費電子產(chǎn)品及其相關(guān)配套組件中，接口設(shè)備出貨量接近50億部，USB-C已成為標(biāo)配。

2015年進入商業(yè)化，USB-C以如此快的速度占領(lǐng)市場，統(tǒng)一江湖，并非偶然。USB-C好在哪里？隨便找一個非專業(yè)的普通消費者，也可以擺出幾個:外形小，支持正反插，可以雙向供電，數(shù)據(jù)視頻傳輸肩并肩……當(dāng)然，特別重要的一定是以下兩點：數(shù)據(jù)傳輸速度更快，電力傳輸效率更高。

新標(biāo)準(zhǔn)帶來的新挑戰(zhàn)

在標(biāo)準(zhǔn)定義之初，USB-IF以具有技術(shù)前瞻性的物理界面的定位創(chuàng)建USB-C是的。事實也表明，這些年來USB在提高數(shù)據(jù)傳輸和電力傳輸標(biāo)準(zhǔn)的背后，USB-C提供強有力的支是必不可少的。

具體來說，經(jīng)過多年的迭代，USB從USB 1.0的1.5Mbps、USB 2.0的480Mbps，提升到了USB 4.0的40Gbps。能有這樣的信心和迭代速度USB-C雙通道（x2)架構(gòu)無關(guān)緊要。

圖1：USB升級數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)的道路

（圖源：Littelfuse）

在電力傳輸方面，USB-C在應(yīng)用程序開始時，它支持高達1000W（20V @ 5A）的USB PD協(xié)議是關(guān)鍵賣點。通過這個功能，可以使這個功能可以通過USB-C接口供電的設(shè)備范圍大大擴大，也使其成為智能手機提高充電功率的堅實支點，受到能源焦慮的困擾。去年5月，USB-IF發(fā)布了新的USB PD 3.1標(biāo)準(zhǔn)，更是將USB-C支持的上限輸出功率來自以前USB PD 3.0規(guī)定的100W，提升到了240W（48V @ 5A）！如果是2010年推出的7.5W的USB BC1.比較，十年USB電力傳輸能力增加了32倍！

而且USB-C中專專門定義了用途PD協(xié)議傳輸?shù)腃C線路負責(zé)協(xié)商供電和受電設(shè)備之間的電力協(xié)議，使可編程電源PPS（Programmable Power Supply）基于實現(xiàn)的可能性也得到了保證USB-C快速充電可以達到更高的能效。

可以說，與其它接口相比，USB-C物理接口標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)USB PC功率傳輸標(biāo)準(zhǔn)相互支持，共同推進，實現(xiàn)了今天穩(wěn)定的江湖地位。

但所謂能力越大，責(zé)任越大，USB-C特別是在可靠性和穩(wěn)定性方面，數(shù)據(jù)和電力傳輸能力的提高也帶來了新的挑戰(zhàn)。這是因為這些標(biāo)準(zhǔn)在制定時沒有直接規(guī)定保護USB在實際應(yīng)用中，由于接口免受外部傷害的具體方法USB-C形狀小，連接密度大，接口電路保護壓力大，特別是靜電保護（ESD）在過熱保護和過熱保護方面，必須有針對性的方案來確保USB-C接口的可靠性。

圖2：與傳統(tǒng)的4針腳相比USB-A與連接器相比，USB-C連接器有24針，信號接觸間距僅為0.5mm

（圖源：Littelfuse）

構(gòu)筑全方位ESD防護

讓我們先ESD防護。USB-C連接器和電纜暴露在外部環(huán)境的電子電路中，不可避免地會受到直接接觸或電弧的影響ESD沖擊電壓可達30kV或更高，瞬時電流高達30A，這種高能量會熔化硅和導(dǎo)線，導(dǎo)致元件完全失效。即使沒有造成這種硬傷害，ESD電流也可能導(dǎo)致軟故障，包括邏輯器件的狀態(tài)變化、鎖定或不可預(yù)測的行為，影響數(shù)據(jù)傳輸速度、系統(tǒng)啟動錯誤或一些潛在缺陷，影響組件的可靠性或降低其使用壽命。因此，對于USB-CMurata代理這種的存在ESD必須嚴格設(shè)防高風(fēng)險界面。

不過，對于USB-C對于接口，我們想要全面的設(shè)防ESD它面臨著一些前所未有的挑戰(zhàn)：

只有4引腳USB-A與連接器相比，USB-C接口的引腳數(shù)量達到24個，尺寸大大壓縮，因此保護元件必須有更緊湊的形狀。在這種情況下，大面積分立保護元件的應(yīng)用將受到限制，包裝密度更高（如TVS二極管陣列)成為更理想的選擇。

同時，這24個引腳(線路)的角色也不一樣，對于ESD沖擊保護要求也有很大差異。例如，對于電源傳輸線ESD額定電壓是保護元件的重要指標(biāo)；對于數(shù)據(jù)線，為了支持高速數(shù)據(jù)傳輸，對于ESD保護元件的低電容值會更敏感，因為電容會削弱傳輸信號，電容值越高，信號的衰減效果越明顯。因此，傳輸速率越高的數(shù)據(jù)接口需要較低的電容值ESD抑制元件。

圖3：USB-C接口ESD防護解決方案

（圖源：Littelfuse）

圖3顯示了一個典型的例子USB-C接口的ESD需要保護的線路包括防護解決方案USB 2.0、SuperSpeed、SBU、CC、Vbus對應(yīng)圖中的五種，分別對應(yīng)圖中的五種II、III、IV、V四種情況。每條線路。ESD保護要求不同，但我們的解決方案應(yīng)該盡可能全面。

如果我們分別針對每條線ESD保護規(guī)格，選擇保護元件，無疑是一個費時費力的過程。為了解決工程師的問題，Littelfuse為每條線路提供完整的解決方案ESD匹配合適的保護元件。讓我們仔細觀察這個方案。

USB 2.0線路

先來看對于USB 2.0線路保護，這個引腳是USB-C在兼容之前USB 2.支持480Mbps其傳輸速度ESD需要滿足保護IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)要求的8kV為了滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊�求，需要低電容。Littelfuse在方案中，匹配的保護裝置是SP3530單向TVS二極管可安全吸收22kV的ESD能量沖擊，接近IEC 61000-4-2要求3倍，不會衰減；同時，0.3pF對信號轉(zhuǎn)換的干擾也可以盡可能減少。0201的SMD包裝外觀也足夠小，不會占用太多PCB面積。

圖9：setP溫度曲線

（圖源：Littelfuse）

顯然，這個方案可以保護100W或者更高功率的系統(tǒng)不會因為串聯(lián)在電源線上的內(nèi)阻而造成功率損失，可以說是一石二鳥。setP2.溫度指示器.0mm x 1.2mm緊湊尺寸，SMD包裝與回流焊工藝兼容，未來功率會更高USB-C這是一個非常合適的解決方案。

本文小結(jié)

功能兼收并蓄，性能不斷升級——有了這兩招，USB-C它已成為當(dāng)今市場上最熱門的外設(shè)界面之一。

而伴隨著USB-C隨著接口技術(shù)的不斷迭代升級，必須同時跟進配套的電路保護技術(shù)，為終端用戶提供性能不打折的接口連接解決方案，而不是徒勞USB-C其表的外觀貨。

針對這樣的需求，Littelfuse給出的解決方案不僅可以覆蓋USB-C各線路保護的個性化設(shè)計要求也具有足夠的前瞻性和提前量USB新標(biāo)準(zhǔn)的步伐。

圖10：Littelfuse USB-C保護解決方案推薦產(chǎn)品清單

（圖源：Littelfuse）

因此，面對不斷升級USB-C如果你正在考慮正確的接口，USB-C全面升級界面保護方案，Littelfuse這些解決方案應(yīng)該適合你的胃口。