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运用USB Type-C电缆快速充电的一大问题

符合USB-PD和USB Type-C规格的快速充电器和电缆可支持高达100 W的充电功率,因此,设计 者需要考虑与电缆到设备连接处的电源和温度管理相关的安全问题。紧凑型的PolySwitch set

Todd Phillips(Littelfuse公司 电子事务部)

摘要:契合USB-PD和USB Type-C标准的快速充电器和电缆可支撑高达100 W的充电功率,因而,规划者需求考虑与电缆到设备衔接处的电源和温度办理相关的安全问题。紧凑型的PolySwitch setP数字温度指示器是为维护USB-C电缆免受过温情况影响而开发的最新器材之一。

关键词:USB Type-C;USB-PD;充电      

导言

  电缆到设备的衔接或许会积累污染物导致它们快速升温然后简略损坏或破坏电缆和移动设备决办法更好的电路规划和温度监控

  虽然智能手机和其他移动设备的无线充电越来越遍及但充电线不太或许很快彻底消失这是由于有线充电为某些用户供给了逾越无线充电的明显优势——首要是有线充电供给了更快的充电速度

  USB开发者论坛USB-IF开发的USB供电USB-PDUSB Type-C衔接器以及电缆组件标准是最新一代有线充电处理方案的中心USB供电标准经过单根电缆供给更灵敏的电力传输和数据完成了USB的最大功用

  契合USB-PDUSB Type-C标准的快速充电器和电缆可支撑高达100 W的充电功率依据所触及的设这意味着他们能够比无线充电器更快地为手机或其他设备充电带有满意长电缆的有线充电器还答应用户在充电时与他们的设备坚持互动这关于常常使用手机的人来说是一个首要优势

  虽然这些长处对用户很重要但关于规划人员来考虑与电缆到设备衔接处的电源和温度办理相关 的安全问题相同重要假如没有恰当的电路规划括温度监测),电缆和衔接器或许会在衔接内部积累污染物导致它们快速升温然后简略损坏或损坏电缆和移动设备

1  USB Type-C有线充电的基础知识

  在任何充电体系中三个独立的产品有必要一起工——正在充电的设备电缆和充电器USB Type-CUSB-C电缆具有一个或多个对称因而可逆24针衔接器USB-C充电器的一端有一个AC插头用于刺进墙上插座),另一端是带有USB-C衔接器的电缆用于刺进要充电的设备或用于刺进在USB-C电缆中的USB-C输出端口

  从安全视点来看USB-C电缆有必要能够承载恰当的电压和电流关于带有外加电缆或固定电缆的充电电缆有必要能够承载充电器的最大输出电压带有USB-C插头的电缆有必要能够承载21 V电压和至少3 A的电流带有特别电子符号IC的电缆可承载5 A的电放置在电源途径中的任何器材尤其是维护器也有必要能够接受这些电压和电流

2  USB-C充电损坏的本源

      USB-C衔接器的引脚距离为0.5 mm——比USB Type-A衔接器中的2.5 mm引脚距离更严密。这种更紧凑的距离明显增加了或许导致发热的毛病风险。当衔接器针脚变形或变脏,金属颗粒、头发或其它碎屑卡在USB-C电缆衔接器中时,或许会发生电源线到地的阻抗毛病。即便仅增加很小的电流时,这些阻抗毛病仍或许导致风险的温升。损坏电缆和设备,乃至引起火灾的情况现已被报导(图1

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     维护USB电缆免于过热的传统办法包含在VBUS源线上放置聚合物正温度系数器材PPTC或微型断路器也称为热断路器)。所挑选的器材将被放置 在衔接器内部的印刷电路板上以感测由阻抗毛病引起的温度升高

  但是当企图维护高达100 W运用这种办法或许会对规划工程师形成应战在电源线路中增加保护设备的一个缺陷是其电阻即便仅仅毫欧姆的电也会形成有用功率丢失使制造商更难满意强制性的功率要求

  USB-C衔接器的封闭性也会使其很难装置维护装适用于维护60 W充电器的PPTC一般运用12103.2 mm×2.5 mm的封装而小型断路器一般更用来维护100 WPPTC和微型断路器需求更大的封装此外微型断路器的机械结构相对较弱电缆拼装进程有或许使其所用的双金属片资料变形这将阻挠它们对热毛病供给维护

3  新方位的新维护设备

  处理这些缺陷的一种办法是将一款不同类型的 维护器材放置在USB-C衔接器的数据线CC 而不是VBUS线上紧凑型2.0 mm×1.2 mmPolySwitch setP数字温度指示器2是为维护 USB-C电缆免受过温情况影响而开发的最新器材之setP器材感应到温度升高然后告警使体系封闭电源。

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  由于电压高于标准中规则的值充电体系以为电缆现已脱离因而充电体系经过VBUS线封闭电源能够防止衔接器电缆和设备充电过热一旦用户断开电缆并从衔接器中铲除碎屑电缆就能够康复正常操作

  凭仗紧凑的08052.0 mm×1.2 mm封装setP器材比过去在此使用中的大多数其它处理方案至少小30%。它们刚性的物理结构还使它们能够牢靠地接受现代电缆拼装和成型操作它们十分合适用于USB-C充电线USB供电充电和带有USB Type-C线的充电器

4  定论

        USB-C电缆为用户供给了一种快速简略的方法来为移动设备充电和传输数据现在跟着温度指示 新处理方案的开发他们能够确保该进程也将愈加安全

作者简介:

        Todd Phillips,全球商场司理,于2006年参加Littelfuse,现在的事务重点是数据中心和云设备、LED照 明以及移动和可穿戴商场的笔直细分商场活动。

(注:本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第8期第33页,欢迎您写论文时引证,并注明出处。)

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