若您是一名設計師，負責將系統中的USB端口遷移到最新的USB標準和USB Type-C連接器，那么您可能已考慮過一些事情。

ESD保護

首先，與從外部將連接器暴露給用戶的所有系統一樣，您的系統需具有國際電工委員會（IEC）61000-4-2靜電放電（ESD）保護。您還需要保護比以前的USB Type-A或USB Micro-B連接器更多的信號引腳。24引腳USB Type-C連接器（圖1）需要為兩個差分對（D + / D-）提供ESD保護，用于USB 2.0數據；四個差分對用于最高可達20Gbps（TX / RX）的超高速數據總線、邊帶使用（SBU）引腳和兩個配置通道（CC）引腳，用于檢測電纜方向。

圖1：全功能的USB Type-C插件引腳排列

過壓保護

其次，隨著高達100 W USB電源輸出（PD）的引入，VBUS引腳現在可承載高達20V的電壓電平。若VBUS短路到相鄰的CC，可能對下游USB Type-C控制器或SBU引腳造成嚴重損壞。為防止硬件系統故障，除ESD保護之外，連接器還需要過電壓保護。聽起來很簡單，是嗎？

考慮到過壓保護（OVP）事件的風險，ESD二極管本身也必須能夠承受20VDC。目前許多較高耐壓保護選項在電壓過高時鉗位，在IEC ESD觸發事件中保護下游控制器。現在考慮當電纜存在于連接器處（或當電纜不存在）時，短路到VBUS事件中對系統的影響。當電纜引起可能超過40V的振鈴時，解決方案必須保護系統。簡而言之，堅固的USB Type-C連接器保護不僅需要標準ESD二極管，而且需要具有更高電壓、直流耐受的瞬態電壓抑制器（TVS）二極管。

需要在OVP和IEC ESD保護的連接器進行系統保護，但是一個完整的USB Type-C端口保護解決方案應該使您的系統符合新的USB標準的規格。例如，若您的系統利用USB Type-C的新功能（例如支持超高速通信），則USB Type-C規范要求CC線路上的VCONN支持為活動電纜供電。要使OVP解決方案在CC線路上運行，必須支持通過5.5VDC電源軌。端口保護還必須具有低導通電阻（RON），以確保電源軌上的總壓降不超過USB規范要求。

若您的系統是電池供電型，依靠Type-C連接器作為電源，則解決方案必須保護CC線路免受過壓狀況，即使在電池電量耗盡的情況下也是如此。

這些及其他復雜場景得出一個魯棒的解決方案，保護USB Type-C端口不像添加ESD保護二極管和OVP FET那么直接易見。OVP FET需要承受由高壓離散TVS二極管給出的鉗位電壓，這使得FET成本高且體積大，具有較低的RON要求。這使得離散實現變得復雜且成本昂貴，同時在USB Type-C連接器的緊湊尺寸周圍消耗的占用面積也很大。

最后，若您正在閱讀此文，可自己思考，“我的系統很簡單，因為它不支持更高瓦數（> 15W）的PD功能，完全符合<15W PD的規格，”注意已發現市場上大百分比的USB Type-C電纜和適配器不符合標準，而其他類型可能有故障（圖2）。即使在5V系統中，在與控制器的PD協商之前，也存在可能發生高達20V的短路至VBUS的風險。就像這樣，系統損壞，您的產品聲譽將會受損。

圖2：常規和故障型壁式適配器的CC引腳暴露

要想了解有關USB C型端口保護的設計注意事項的更多信息，請閱讀TI的白皮書：“電路保護USB Type-C?”。集成TI的USB Type-C端口保護器系列的設備，例如TPD8S300或TPD6S300，可解決將USB端口遷移到新的USB Type-C連接器所帶來的復雜性。

審核編輯：何安淇