防止VBUS误触至CC and SBU造成端口失效的TVS防护方案

最新推荐文章于 2025-12-18 16:58:40 发布

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最新推荐文章于 2025-12-18 16:58:40 发布 · 683 阅读

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#单片机 #嵌入式硬件

文章讲述了Type-C接口因其小巧、多功能而受欢迎，但也面临PIN脚间短路风险，尤其是VBUS短接到CC或SBU可能导致设备损坏。为应对这一问题，晶焱科技推出了AZ5H25-01BTVS，该器件能在满足20V直流耐压测试的同时，提供优秀的ESD保护性能，降低设备返修率。

在这里插入图片描述
2013年，USB-IF协会发布了Type-C端口，此接口一经推出，就受到广大消费者以及业界的欢迎。Type-C端口小巧，支持正反插，不仅是信号传输的端口，同时也是供电端口。目前主流设备支持的PD 3.0协议最高可以达到20V，5A的规格。对于信号传输，Type-C端口更是最高可以支持到USB4 40Gbps的超高规格，并且还可以兼容DP等视频协议。

Type-C具有很多的优点，端口尺寸仅有8.6mm*2.6mm，支持正反插并且功能丰富。但是事物都具有两面性，在如此紧凑的空间内，连接器的PIN脚数量达到了24pin，引脚之间的间距非常小。在复杂的实际应用场景中，容易造成pin脚之间搭接、错位。其中最危险的情况就是VBUS在正常提供20V的DC Power时，短接到CC或者SBU pin(如图1所示)。由于CC和SBU pin正常的工作电压是5V左右，当有20V的DC Power短接时，可能会造成后端IC烧毁和端口的TVS损坏。所以在端口防护设计时候，除了要满足ESD和EOS的防护要求外，还要考虑到如果VBUS短接到CC和SBU时，不能出现硬件损坏。

图1. Type-C接口的引脚分布

正是考虑到终端客户的这种失效模式，许多消费类产品的头部厂商已经提出在CC和SBU端口上，除了已有的ESD测试之外，还要加入DC直流耐压测试，也就是进行20V DC Power持续1分钟~3分钟不等的直流耐压测试。目前主流的设计架构是靠近Type-C端口放置TVS，后端选择带OVP（Over voltage protection）的USB控制芯片，这样的设计架构才能够保证端口有足够的防护能力。但是如果仍然使用传统的VRWM=5V的TVS，将会导致DC直流测试无法通过，所以必须要使用VRWM≥20V的TVS，这种使用方法又带来了一个问题，传统VRWM≥20V的TVS其钳位电压VCL（Clamping voltage）也会很高，导致其ESD/EOS保护效果较差，甚至会导致整机ESD Pin inject