想象一下这个常见的场景:你的计算机上没有备用的USB端口。您所有的个人设备都已连接。大多数时候，我都带着手机、智能手表、无线耳机和Wi-Fi适配器——所有这些都只能通过USB接口充电。当我需要备份电脑上的文件时，我经常使用u盘。在给车上的设备充电时，我使用标准的USB接口。USB无处不在!它在我们的日常生活中是如此根深蒂固，它是我们每一个数字体验的一部分。
最新的连接器之一，USB Type-C，在物理尺寸以及它与主机和外围设备的连接方式方面与以前的版本明显不同。USB Type-C插片设计为可逆的，可朝上或朝下，由同一组12个插脚组成，在其上下侧总共有24个插脚。在数据传输方面，USB Type-C支持高达10Gbps，并在USB电源传输(USB PD)的帮助下提供高达100W的功率。仍然支持以前USB版本的5V VBUS电压。然而，使用USB PD，外围设备可以选择高达20V的VBUS电压。最大电流提升至5A，最大输出功率20x5=100W。有了USB PD功能，设备可以以更快的速度充电，这使得USB Type-C在为手机、无线耳机、无人机和一些最新型号的笔记本电脑充电方面非常流行。如果任何应用都不需要USB PD, VBUS可以在3A支持5V，提供15W的可交付功率。USB Type-C也可以使用先前的USB版本，包括USB 2.0和USB 3.0。显示协议(如DisplayPort和HDMI)通过备用模式得到支持，并且可能需要在电缆的一端安装连接器适配器。
图1。USB Type C Pin Configurations©Semtech Corporation
USB Type-C引脚配置
图1显示了USB Type-C的引脚配置。有两个差分对(D+和D-)，四对SuperSpeed+发射机和接收机数据总线(Tx+/Tx-和Rx+/Rx-)，两个配置通道(CC)引脚，两个边带使用(SBU)引脚，四个VBUS引脚和四个接地引脚(参见下面的表1)。
表1:USB Type-C引脚配置
SBU引脚对应低速信号路径，用于备用模式(Alt模式)的操作。Alt模式下，USB Type-C直接连接HDMI或显示端口设备，通过USB Type-C线缆传输显示信号。USB Type-C的这一特性在一个可逆的小端口中方便了几个流行的数据传输系统，而不需要任何额外的电路。
配置通道(CC)引脚对应于插头方向和连接管理的通信和配置。电源传输(USB PD)选项的通信是通过CC引脚完成的，也称为VCONN引脚。USB Type-C端口的两个CC引脚中有一个用于方向检测，另一个用于启动供电。
USB Type-C的ESD保护
保护USB接口免受静电放电(ESD)的伤害是非常重要的。我们每天要从电子设备上多次插拔USB线，当我们接触或接触USB端口时，可能会产生静电放电。这些ESD事件既可以由用户(人体)产生，也可以由电缆上存储的电荷产生。静电峰值可达数万伏特，很容易损坏USB收发器的敏感CMOS结构。因此，对每个USB引脚的ESD保护不仅重要，而且必不可少。考虑到USC Type-C端口的尺寸较小，并且其24个引脚非常接近，保护端口免受ESD的影响是非常具有挑战性的。两组相反的12引脚设计得如此接近，以至于在将端口插入设备时可能会发生短路。如果导电粒子碰巧在引脚上形成了一个意外的连接，也会发生这种情况。为了防止这种短路情况，总是需要额外的瞬态保护。
SBU和CC引脚保护:考虑到USB Type-C插头的微小尺寸和其引脚的紧密定位，离散单线瞬态电压抑制(TVS)二极管非常适合保护端口免受ESD事件的影响。此外，分立电视二极管也更容易为设计者布局和跟踪路由。参考图1中的引脚配置，我们可以看到CC引脚和SBU引脚在VBUS引脚旁边。VBUS引脚最高可达20V，因此如果发生短路情况，CC引脚和SBU引脚将暴露在20V。在这种情况下，需要一个至少20V击穿的TVS二极管来保护CC和SBU引脚。Semtech的µClamp2411ZA能够承受高ESD，电压范围为±20kV(空气)和±17kV(接触)，符合IEC 61000-4-2。它保持24V的工作电压。µClamp2411ZA是一个双向TVS二极管，具有1Ω的低动态电阻，并采用超小型0201封装。
VBUS引脚保护:保护VBUS引脚需要工作电压超过20V的TVS二极管，响应时间快，夹紧电压低。在保护VBUS引脚期间，设备性能下降是不允许的。低电容不是VBUS线路保护的考虑因素，因为它通常对额外的电容不敏感。Semtech的µClamp2271P非常适合保护VBUS引脚。高功率μClamp®工作电压22V，峰值脉冲电流25A。图2显示了VBUS, CC和SBU引脚的TVS保护选项。
高速差动线路保护:Tx+/Tx-和Rx+/Rx-线用于超高速接口和替代模式。发射机和接收机线路支持10Gbps的数据传输，因此，超小型结电容对于保持信号完整性至关重要。Semtech的RClamp3371ZC它的特点是根据IEC 61000-4-2，具有±17kV(空气)和±10kV(接触)的高ESD耐受电压，工作电压3.3V，最大电容为0.25pF。RClamp®在一个微小的0201 (0.6 x 0.3 x 0.25mm)包装。
D+/D-线路保护:D+/D-线用于USB 2.0接口。这些线路可以使用Semtech的保护RClamp4021ZA二极管。RClamp4021ZA是一个4V TVS二极管，最大结电容为0.55pF，低动态电阻为0.12Ω(典型)。它还采用了超小型0201(0.6 x 0.3 x 0.25mm)封装。图2显示了所有差动线路的ESD保护选项。
图2。USB Type-C端口的ESD保护©Semtech Corporation
USB Type-C接口以其超快的数据传输速度和卓越的功率传输能力，在消费类、手持和工业电子设备中非常受欢迎。由于它的普及，这些端口经常暴露在快速上升的ESD峰值下。因此，必须很好地保护USB端口免受ESD威胁的危险。没有用户希望由于ESD事件而导致耳机或智能手机损坏。Semtech的高效和值得信赖的电视产品保护了许多世界上最受欢迎的电子设备。这些解决方案是保护USB 2.0和USB Type-C接口的理想方案，使消费者能够享受顺畅不间断的高性能电子设备接口体验。
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Semtech, Semtech的标志，RClamp，还有μ夹是Semtech Corporation或其关联公司的注册商标或服务标志。
