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優化您的汽車USB電路防電池短路設計——第2部分

發布時間：2021-06-03 責任編輯：wenwei

【導讀】隨著C型USB連接器成為消費者領域的新標準，USB正在尋找汽車信息娛樂係統的更多解決方案。設計最高的可靠性時，車中處在不同位置的USB端口擴展帶來了獨特的挑戰。因為具有如防電池短路、短路和靜電放電（ESD）條件故障，汽車的USB應用呈現其他市場未發現的使用案例。由於電源流經主車輛電池，它們受到預期操作期間產生的高電壓和電流峰值。此外，處理器、USB集線器、充電控製器和負載開關的VBUS和數據線上連接的下遊電路需要防止電池短路事件。

為了防止USB電池短路，當USB接口端的電壓高於過壓閾值時，過電壓保護電路必須用來斷開係統電源。過電壓的場效應晶體管（FET）應具有快速響應時間以盡快斷開係統電源，保護上遊片上係統（SoC）受到有害電壓和電流尖峰的影響。此外，USB 2.0規範要求使用過電流檢測電路以自動限製過電流事件中的電流。內部開關可防止過量電池損壞上遊設備，保持5V電軌穩定，並合理隔離故障。

在兩部分係列之第1部分中；我解釋了保護USB電路出現電池短路故障的最佳途徑。在這篇博文中，我將擴展優化您的汽車USB防電池短路設計的最佳途徑。

由於汽車製造商可能在整個項目過程中改變整體輸出電流要求，具有可調電流限製保護的解決方案可為係統設計人員提供更多靈活性；允許他們容易地調節USB端口的輸出電流，而無需限定一個新設備。若您需要保護靈敏電子出現電池短事件，並同時支持高達2.4A的電流，你可能需要一個靈活的防電池短路芯片。

TPD3S716-Q1可實現為USB電池充電1.2（BC1.2）、C型USB 5V / 1.5 A和專用的高達2.4A的充電外設進行充電。汽車USB 2.0接口保護裝置是用防電池短路、短路和ESD保護的單芯片解決方案，具有一個可調節的限流負載開關。過電流保護的電流閾值可通過IADJ引腳上的一個接地（GND）外部電阻RADJ進行調節，如圖1所示。

優化您的汽車USB電路防電池短路設計——第2部分

圖1：用於TPD3S716-Q1的典型應用配置

USB 一鍵拷貝（OTG）是普通用於汽車環境中的另一個規範，因為它使USB設備可在主機和客戶端的角色之間切換。此功能對於USB高速應用至關重要，其中，可使得機頭單元成為移動媒體體驗延伸成為必要項。為了實現這一目標，機頭單元具有能夠相應地在USB設備模式工作。

TPD3S716-Q1具有兩個啟動輸入，可通/斷設備的內部FET。VEN引腳禁用並啟用VBUS路徑，而DEN引腳禁用並啟用數據路徑。VBUS和數據路徑的獨立控製允許您為USB主機和客戶端/OTG模式配置此設備，如表1所示。

優化您的汽車USB電路防電池短路設計——第2部分

表1：用於TPD3S716-Q1的設備正常操作模式表

容易通路且足夠小的封裝以匹配USB連接器的尺寸範圍是USB高速保護解決方案的一個重要考慮因素，旨在便於布局並保持信號完整性。流通引腳映射使得信號路徑通過封裝直通，如圖2所示。

優化您的汽車USB電路防電池短路設計——第2部分

圖2：TPD3S716-Q1的典型布局示例

設計防止USB電池短路時，可以考慮使用具有可調電流限製、OTG /客戶端模式和流通過路由的解決方案。這樣做可讓您使用當前未在其它防電池短路解決方案中出現的附加功能。

為USB 2.0高速防電池短路設計時，您需要考慮哪些因素呢？登錄並在下方發表評論。

其他信息

● 閱讀我的有關如何保護汽車USB出現電池短路故障[YB2] 的其它博文。

● 查看具有電池短路保護功能的雙端口汽車類 USB 2.0 集線器參考設計。

● 閱讀白皮書，“在汽車環境為USB設計防電池短路公差。”

● 查看視頻，“介紹汽車USB防電池短路的TPD3S714-Q1”。

● 通過TPD3S716-Q1評估模塊評估您的汽車USB 2.0防電池短路保護設計。

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