想象一下这个常见的场景:在您的计算机上没有备用的通用串行总线(USB)端口。你所有的个人设备都是联网的。大多数时候，我随身携带手机、智能手表、无线耳机和Wi-Fi适配器——所有这些都只能通过USB端口充电。当我需要备份电脑上的文件时，我经常使用USB闪存驱动器。在车上给设备充电时，我会使用标准的USB接口。USB无处不在!它在我们的日常生活中根深蒂固，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，在物理尺寸以及连接主机和外围设备的方式方面与以前的版本有明显的不同。设计为可逆，USB Type-C插入或朝上或朝下，包括相同的一组12针在其上和下侧，共24针。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。以前的USB版本仍然支持5V的VBUS电压。然而，使用USB PD，外围设备可以选择VBUS电压高达20V。最大电流增加到5A，使最大输出功率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非常流行于为手机、无线耳机、无人机和一些最新型号的笔记本电脑充电。如果USB PD不需要任何应用，VBUS可以支持5V在3A，为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，可以通过其他模式支持，并且可能需要在电缆的一端使用连接器适配器。
图1。USB C型引脚配置©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+发送和接收数据总线(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(参考下面的表1)。
表1:USB Type-C的引脚配置
SBU引脚对应低速信号路径，用于交替模式(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的这一特性使几个流行的数据传输系统在一个可逆的小端口中方便，而不需要任何额外的电路。
配置通道(CC)引脚对应于插头定位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引脚中的一个用于方向检测，而另一个用于启动电源传输。
USB Type-C防静电保护
这是非常重要的保护USB接口从静电放电(ESD)。我们每天从电子产品上多次插拔USB电缆，当我们接触或接触USB端口时，可能会产生静电放电。这些ESD事件可以由用户(人体)或电缆上的存储电荷产生。静电刺可达数万伏特，很容易破坏USB收发器的敏感CMOS结构。因此，每个USB引脚的ESD保护不仅重要，而且是必不可少的。考虑到USC Type-C端口的小尺寸和它的24引脚的近距离，保护端口ESD是相当具有挑战性的。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之间形成了无意的连接，也会发生这种情况。为了防止这种短路情况，总是需要额外的暂态保护。
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位置，离散单线瞬态电压抑制器(TVS)二极管非常适合保护端口免受ESD事件的伤害。此外，分立的电视二极管也更易于设计人员布局和跟踪路由。参考图1中的引脚配置，我们可以看到CC引脚和SBU引脚紧挨着VBUS引脚。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下。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。根据IEC 61000-4-2, Semtech的µClamp2411ZA能够承受高ESD电压范围从±20kV(空气)和±17kV(接触)。它维持24V的工作电压。Clamp2411ZA是一种双向电视二极管，具有1Ω的低动态电阻，采用超小的0201封装。
通风装置销保护:保护VBUS引脚需要工作电压大于20V、响应时间快、夹紧电压低的TVS二极管。在VBUS引脚保护期间，不允许设备性能下降。低电容不是VBUS线路保护的考虑因素，因为它通常对附加电容不敏感。Semtech的µClamp2271P非常适合保护VBUS引脚。高功率μClamp®工作电压为22V，峰值脉冲电流为25A。图2显示了VBUS, CC和SBU引脚的tv保护选项。
高速差动线路保护:Tx+/Tx-和Rx+/Rx-线用于高速接口和备用模式。发射机和接收器线支持10Gbps的数据传输，因此，超低的结电容对保持信号完整性至关重要。Semtech的RClamp3371ZC符合IEC 61000-4-2的高ESD耐压±17kV(空气)和±10kV(接触)，工作电压3.3V，最大电容0.25pF。RClamp®采用微小的0201 (0.6 x 0.3 x 0.25mm)封装。
D + / D -线路保护:USB 2.0接口使用D+/D-线。这些线路可以使用Semtech的保护RClamp4021ZA二极管。RClamp4021ZA是一个4V的电视二极管，其最大结电容为0.55pF，低动态电阻为0.12Ω(典型)。它还有一个超小的0201(0.6 x 0.3 x 0.25mm)包装。图2显示了所有差动线路的ESD保护选项。
图2。USB Type-C端口ESD防护©Semtech Corporation
USB Type-C接口，以其超高速的数据传输速度和卓越的功率传输能力，在消费，手持和工业电子设备中非常受欢迎。随着它的普及，这些端口经常暴露在快速上升的ESD峰值中。因此，USB端口必须很好地防止静电威胁的危险。任何用户都不希望因为ESD事件而导致耳机或智能手机损坏。Semtech的高效和可靠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，使消费者能够享受平滑不间断的体验，接口他们的高性能电子设备。
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Semtech, Semtech的标志，RClamp，还有μ夹Semtech Corporation或其关联公司的注册商标或服务标志。
