如何通过USB连接器保护电源和

如何通过USB连接器保护电源和 如何通过,,,连接器保护电源和 充电器件的安全 安森美半导体低压电源管理部应用及系统工程师 Bernard Remaury , 通用串行总线 (,,,) 应用 铃(,,,,,,,)。最大纹波电压取决于移动系统的输入电容和 寄生电感。后市场设备往往拥有较低的主机端性能，并拥 大多数电子设备中如今都有 ,,, 连接器，让交换数 有较高的寄生参数，对连接的外设可能造成潜在危险。通 据和 , 或对便携设备进行电池充电。 常 ,,,, 引脚连接至收发器的电源输入引脚(有时是通过 虽然这种通信协定已经变得普及，但当您开发的应用 最大额定电压为 ,, 的低压降稳压器)和 , 或在 ,,,, 电源 以 ,,, 连接为设备供电时，必须注意一些防范措施。 用于对锂离子电池进行充电时(大多数情况下最大额定电 压为 ,, 或 ,,,)连接至充电器的输入引脚。 , 电气特性和防范措施 但我们也可以连接外设来为内置锂离子电池充电(图 您想连接的下行系统能够以几种类型的主机端来供电。 , 墙式适配器部分)，然后使用市场上提供的墙式适配器。 连接个人计算机(,,)等 ,,, 源端时，可以采 在这个案例中， 而 仅有 , ,,, 被连接， ,， 和 ,, 用连接器上的 ,,,, 电源和数,,, 引脚和 据端口(,， 和 ,,)。,,,, 电 短路。 压电平由 ,,, 清楚定义:理论上额定电压为 ,,，最 根据这适配器的质量和复杂程度，其输出电压可远超 高可达 ,(,,,。事实上，较长的线缆会因串行电感产生振 过制造当今小巧便携产品所需敏感电子元件的最大额定值 图, www.globalsca.com68 2008年11月的 ,,,, 驱动器唤醒期间维持比门电势更低 输出瞬态现象。 电平被传输，在 一些交流 , 直流(,,,,,)电源的基准显示出不良 。, 的电压(电容填充) 个 ,μ, 的陶瓷电容足以解决这个的线路稳压，而在光耦反馈(开关电源充电器)损耗的情 问。见图 , 中的案例 ,。况下更糟糕，输出电压可能增加至 ,,,。 另一个要点是过压阀值的定义。过压锁定(,,,,) 通过在设备前面过压保护(,,,)器件，浪涌效 和欠压锁定(,,,,)阀值由在遇到欠压或过压事件时关应和主机端缺省值(,,,, ,,,,,,,)将会消除。 闭旁路元件的内部电容所确定。,,,, 电平必须高于 ,,,, 最大工作输出电压(,(,,,)加上比较器的滞后效应。同样，, 如何设计 ,,, 电 流 能 力 是 正 常 模 式,,,,,(未配置模式)，而在配置模式下可高达 ,,,,?痢, 私谑」β剩 诿挥泄鄄斓绞 萘髁渴保眨樱?进入暂停模式。当器件处在暂停模式时，如果是总线供电的话，它不能从总线消耗超过 ,,,μ, 的电流。主机端能够发出恢复指令或远程唤醒指令来激活闲置的主机。上述要点显示 ,,, 电路需实 图,现不同要求，如电流能力、散热、欠压和过压保护及静态电流消耗。 当处在暂停模式时，与 ,,,,线路呈串行布局的 ,,, 器件将呈现最低的电流消耗，使收发器启动唤 (图 ,)醒序列。 ,,, 内核(图 ,)基于 ,,,,驱动器，令电流消耗极低。消除任何类型的寄生耦合电压，通过,,,, 旁路元件，小型输入和输出电容必须布置在尽可能接近 ,,,器件的位置。(图 ,) 在 图 , 的 案 例 , 中， 输 出 电容已被移除。这样，,,, 器件输入 端 出 现 快 速 输 入 瞬 态 现 象 时，旁路元件保持开路。观察得到输出端的过冲，这可能会损坏连接至 ,,, 输入端的电子元器件。消除这种行为，输出电容必须布设在 ,,, 器件的输出引脚，与器件越接近越好。 由于源极和漏极之间的 ,,,,寄生电容，输入尖峰期间正电压 图, www.globalsca.com 2008年11月 69 ,,,, 参数的最大值必须低于系 统第一个元件的最大额定 电压。通常 ,,,, 集中在 ,(,,,,，使下行系统有强固保护 能够承受 ,, 电压，及高至 ,(,,, 的 ,,,, 纹波电压。此前 的文章(参考资料 ,)中提供了更多的相关详细资料。也 提供另外与墙式适配器电源兼容的 ,,,, 和 ,,,,。 当设计 ,,, 部分时，由于能够驱动重要电流的内部 ,,,,,, 的缘故，不应忽视散热问题。我们已经明白为什 么建议 ,,,, 用于这些类型的保护(低电流消耗)，而且 由于 ,,,, 比 ,,,, 拥有更高的导通阻抗(,,,,,)，必须优 化热传递，避免热能损坏。根据应用所需的功率，建议采 用具有裸露焊盘的封装(如 ,,,,,,μ,,,)。这器件的数 据表中提供 ,θ,, 图表，或者您也可以联系安森美半导体销 售代表了解进一步信息。 图, 保护(,,,)特性。提供这额外的功能模块，充电电流或 , 几种不同的保护等级 应用的负载电流不可超过内部设定的限制电流 ,,,,,,。为 如在“电气特性和防范措施”段落中所述，浪涌电流 了符合 ,,, 规范且瞬态电流可高达 ,,,,,，电流限制必 是电气损坏的其中一个根源，需要 器件。为了 须高于这个值。这个功能集成在更先进的型号 ,,,,采用 ,,, ,, 之 避免任何类型的浪涌行为，,,, 器件中包括了软启动序列。 中。这两款产品都提供热保护。 这个特定序列存在于 ,,,, 门的逐渐上升之中。见图 ,。 , 安森美半导体解决 考虑到 ,,, 广泛应用于在两个器件之间通信，且从 现在起，要为锂离子电池充电，平台制造商在设计中集成 ,,, 连接器。安 和 ,,,,,, 同 时提高电子 ，, 和终端森美半导体提供的 ,,,,,, 用户的安全性。这些完全集成的解 决方案符合 ,,,,(, 和 ,(, 版规范，即便是极低的电流消 耗也可提供实际市场上最快的关闭时间。安森美半导体提 供几种不同的 ,,,, 型号，覆盖大多数应用要求，特别是 中国新的充电标准。 安森美半导体 ,,, 或 ,,,，,,, 版本分别采用 ,,,, 和 ,,,,, 两种不同封装。后者在解决方案成本和热性能 图 , 方面带来极佳的折衷。 即便出现 ,,,, 或墙式适配器快速输出上升(热插)， 参 考 资 料 ,: 参 见 文 章“,,,;,,,, ,,,,,;,,,, ,,,,,,,,, 得益于 ,,, 的软启动控制，器件的 ,,,, 端没有观察到电 ， ,,, ,,,,,,,, ,,,,,,,,” ,,,,,,, ,,,,,,,，安森美半导体 压尖峰。这种保护的最关键特性是其尽快地检测任何过压 情况并将内部 ,,, 开路的能力。 关于作者 ,,, 器件的关闭时间在 ,,,, 阀值交叉和 ,,,, 引脚 ,,,,,,, ,,,,,,, 拥有 ,, 年的电子行业从业经验。他 错检(,,,,,,,,)之间测量。,,,,,, 能够结合极快的关闭 目前在安森美半导体低压电源管理部担任应用和系统工程 时间，尽管消耗电流极低。 师。他专注于针对便携电源管理 ，, 的电池管理和保护应 典型值 ,,,,,, 最大值 ,(,μ, 的关闭时间使器件成为 用。,,,,,,, 此前在摩托罗拉的无线部门工作，置身于摩 当今市场上的一流器件。图 ,。 托罗拉电源管理部门的发展。,,,,,,, 的电邮是: ,,,,,,,( 为了增加更高的保护等级，这些器件中可以加入过流 ,,,,,,,,,,,,,,(;,,。 www.globalsca.com70 2008年11月