ZHCSQY0 November 2024 TPD4S480
PRODUCTION DATA
TPD4S480 为 USB Type-C 连接器的 CC1、CC2、SBU1 和 SBU2 引脚(或 CC1、CC2、DP 和 DM 引脚)提供 4 通道 VBUS 短路过压保护。TPD4S480 能够在 C_CC1、C_CC2、C_SBU1 和 C_SBU2 引脚上耐受 63VDC 的电压。这一级别的保护十分重要,因为根据 USB PD 规范,当 VBUS 设定为 48V 运行时,VBUS 电压允许在电压转换期间从不同 USB PD VBUS 电压合法升高至 50.4V 和 50.9V。TPD4S480 设计时考虑了高达 63V 的 VBUS 耐受能力,在此 50.9V 规范之上提供了足够的裕度,从而能够支持短路事件期间可能发生的电感振铃。
当发生 VBUS 短路事件时,由于热插拔事件中的 RLC 元件,会产生振铃现象。由于该 RLC 电路中的电阻非常低,连接器上可能会出现高达稳定电压两倍的振铃电压。如果线路上的任何电容器在 VBUS 短路事件期间电容值下降,则振铃电压可能超过直流电平的两倍。这意味着在 VBUS 短路事件期间,USB Type-C 引脚上可能出现超过 90V 的电压。TPD4S480 内置了电路保护功能来处理这种振铃现象。用于 IEC ESD 保护的二极管钳位也会在 VBUS 短路事件期间钳制振铃电压,从而将峰值振铃限制在约 53V。此外,TPD4S480 内部集成的过压保护 FET 可耐受 63V 电压,因此能够承受 VBUS 短路事件期间出现的高压振铃波形。这种电压钳位与 63V 耐压 OVP FET 的巧妙组合,确保 TPD4S480 能够承受热插拔电压高达 51VDC 的 VBUS 短路热插拔事件。
TPD4S480 具有典型值为 70ns 的超短关断时间。此外,TPD4S480 系统侧(CC1、CC2、SBU1、SBU2)引脚的 OVP FET 之后增加了额外的电压钳位,以便在 OVP FET 关断的 70ns 间隔内,进一步限制 USB Type-C CC/PD 控制器所承受的电压和电流。连接器侧电压钳位、具有超快关断时间的 OVP FET 和系统侧电压钳位相结合,确保 VBUS 短路事件期间 CC1、CC2、SBU1 或 SBU2 引脚上的应力水平不超过 HBM 事件。
SBU OVP FET 设计为能够选择保护 DP、DM (USB2.0) 引脚,而不是保护 SBU 引脚。由于连接器中可能存在湿气/水而导致 VBUS 引脚短接至 DP、DM 引脚,因此一些系统设计人员还倾向于保护 DP 和 DM 引脚免受 VBUS 短路事件的影响。这尤其适用于终端设备配备 USB Type-C 连接器并试图实现防水的情况。如果要保护 USB Type-C 连接器上的 DP 和 DM 引脚免受 VBUS 短路事件的影响,请将 C_SBUx 引脚连接到 USB Type-C 连接器上的 DP、DM 引脚,并将 SBUx 引脚连接到系统器件受 VBUS 短路事件保护的 USB2.0 引脚。