ZHCSYM9 July 2025 TPD4S201
PRODUCTION DATA
TPD4S201 為 USB Type-C 連接器的 CC1、CC2、SBU1 和 SBU2 引腳（或 CC1、CC2、DP 和 DM 引腳）提供 4 通道 VBUS 短路過壓保護(hù)。TPD4S201 能夠在 C_CC1、C_CC2、C_SBU1 和 C_SBU2 引腳上耐受 28VDC 的電壓。這一級(jí)別的保護(hù)十分重要，因?yàn)楦鶕?jù) USB PD 規(guī)范，當(dāng) VBUS 設(shè)定為 20V 運(yùn)行時(shí)，VBUS 電壓允許在電壓轉(zhuǎn)換期間從不同 USB PD VBUS 電壓合法升高至 21V 和 21.2V。TPD4S201 設(shè)計(jì)時(shí)考慮了高達(dá) 28VBUS 耐受能力，在此 21.2V 規(guī)范之上提供了足夠的裕度，從而能夠支持短路事件期間發(fā)生的電感振鈴。
當(dāng)發(fā)生 VBUS 短路事件時(shí)，由于熱插拔事件中的 RLC 元件，會(huì)產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象。如果 RLC 電路中的電阻較低，則連接器上會(huì)出現(xiàn)高達(dá)兩倍穩(wěn)定電壓的振鈴電壓。如果線路上的任何電容器在 VBUS 短路事件期間電容值下降，則振鈴電壓會(huì)超過直流電平的兩倍。這意味著在 VBUS 短路事件期間，USB Type-C 引腳上可能出現(xiàn)超過 38V 的電壓。TPD4S201 內(nèi)置了電路保護(hù)功能來處理這種振鈴現(xiàn)象。用于 IEC ESD 保護(hù)的二極管鉗位也會(huì)在 VBUS 短路事件期間鉗制振鈴電壓，從而將峰值振鈴限制在約 28V。此外，TPD4S201 內(nèi)部集成的過壓保護(hù) FET 可耐受 28V 電壓，因此能夠承受 VBUS 短路事件期間出現(xiàn)的高壓振鈴波形。由于具有精心設(shè)計(jì)的電壓鉗位和 28V 耐壓 OVP FET 組合，TPD4S201 可處理熱插拔電壓高達(dá) 21.5VDC 的 VBUS 短路熱插拔事件。
TPD4S201 具有典型值為 70ns 的超短關(guān)斷時(shí)間。此外，TPD4S201 系統(tǒng)側(cè)（CC1、CC2、SBU1、SBU2）引腳的 OVP FET 之后增加了額外的電壓鉗位，以便在 OVP FET 關(guān)斷的 70ns 間隔內(nèi)，進(jìn)一步限制 USB Type-C CC/PD 控制器所承受的電壓和電流。連接器側(cè)電壓鉗位、具有超快關(guān)斷時(shí)間的 OVP FET 和系統(tǒng)側(cè)電壓鉗位相結(jié)合，確保 VBUS 短路事件期間 CC1、CC2、SBU1 或 SBU2 引腳上的應(yīng)力水平不超過 HBM 事件。
SBU OVP FET 設(shè)計(jì)為能夠選擇保護(hù) DP、DM (USB2.0) 引腳，而不是保護(hù) SBU 引腳。由于連接器中可能存在濕氣/水而導(dǎo)致 VBUS 引腳短接至 DP、DM 引腳，因此一些系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員也傾向于保護(hù) DP 和 DM 引腳免受 VBUS 短路事件的影響。這種保護(hù)適用于終端設(shè)備配備 USB Type-C 連接器并試圖實(shí)現(xiàn)防水的情況。如果要保護(hù) USB Type-C 連接器上的 DP 和 DM 引腳免受 VBUS 短路事件的影響，請將 C_SBUx 引腳連接到 USB Type-C 連接器上的 DP、DM 引腳，并將 SBUx 引腳連接到系統(tǒng)器件受 VBUS 短路事件保護(hù)的 USB2.0 引腳。