过去,电子产品的背面和侧面将不可避免地拥挤不同的接口。 今天,电子产品越来越追求小型化。 开发人员和用户通过界面连接各种类型的外围设备是共同的梦想,使产品设计更简洁明了。 TYPE-C数据线就起着这样的作用。
从性能上看,TYPE-C数据线几乎是“多功能”的。在数据传输方面,它支持USB3.1规范,每个通道的数据带宽可达到10Gbps;同时它也是电子设备的功率传输接口,基于较新的USB-PD协议,经由TYPE-C数据线可传输较高100W的功率;此外,TYPE-C数据线同时支持数据和音视频信号的传输,堪称多面手;较后,在物理结构上TYPE-C数据线支持无方向的正反插,身材也更纤细,让用户体验又上了一个台阶。由此可以看出,USB-IF为这次产品标准的升级做足了准备。
不过在谈论TYPE-C数据线的种种“美好”之时,其产品可靠性的问题也不容忽视,使用中由于热插拔、短路、ESD、故障设备和用户误操作引发的风险,需要有可靠的电路保护措施来化解。否则,挑剔的消费者也是不会买单的。
通常意义上的电路保护包括过流保护和过压保护。TYPE-C数据线的过流保护有四种不同的设计架构。靠前种是直接采用集成了功率开关的PD控制器IC,这种方案的集成度较高,性能也较好,但是成本也比较高。第二种成本比较低的是“PD控制器 电流感应电路”的方案,但性能受限。其他两种“PD控制器 外置功率开关”的方案和 “PD控制器 MOSFET PTC”的方案成本适中,其中后者是Bourns公司特有的方案,可以实现较佳的性价比,并且在5-20V的电压范围内有多种型号供开发者选择。
TYPE-C数据线的过压保护方面是通过TVS来实现的。由于TYPE-C数据线正反插无方向的结构,其具有上下两组对称的接口,每组包括两组10Gbps高速数据收发通道(SSRX /SSRX -,SSTX /SSTX -)、一组兼容以前USB标准的480Mbps数据通道(D /D-)和一组进行USB-PD协议通信的专用通道(CC /-),所以需要保护的通道数量也较以往的USB接口更多,这就需要TVS阵列出场了。为此电路保护元器件厂商推出了小型化、高集成的方案。比如Bourns的方案, 利用两个6通道TVS阵CDDFN10-0516P列和一个4 通道TVS阵列CDDFN10-0524P,只需三颗器件就完成了USB Type-C的过压保护。
而随着USB Type-C应用的推广,除了过压和过流保护,新的保护需求也逐渐被发现,比如过温保护。由于USB Type-C的体积小,引脚间距小,又要承载较高100W的功率,所以一旦电缆接口端有异物污染,很容易造成内阻的增加,进而引发过热甚至是烟火危险。所以在线缆端加入过温保护的必要性逐渐被人们所认识,日本的MCPC(Mobile Computing Promotion Consortium)已经有涉及到过温保护的条款,相信未来欧美及中国市场也会跟进。
在TYPE-C数据线过温保护方面,一些创新性的产品和方案也正在逐渐进入人们的视野。Bourns公司在Type-C过温保护方面提出的两种解决方案都颇具竞争优势:一种是采用mini-Breaker 控温器件,它是一个可恢复器件,在温度异常(过高)时触发,而在电源被切断或温度回到安全水平时自恢复;另一种采用P-TCO的方案,P-TCO是温度触发的可恢复保险丝,与mini-Breaker相比体积更小,且在成本上也更有竞争力。这两种方案各具特色,可为不同应用需求的开发者提供更多差异化的空间。
随着TYPE-C数据线的加速普及,其强大的功能会逐渐显现出来,各种创意产品也会层出不穷。消费者在享受USB Type-C强大的功能性的同时,也会对其可靠性和安全性有更大的要求,这或许是电路保护器件厂商的一次难得的商机。
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