保護(hù)汽車USB電路防電池短路故障—第1部分

大家好，小科來(lái)為大家解答以上問(wèn)題。保護(hù)汽車USB電路防電池短路故障—第1部分這個(gè)很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來(lái)看看吧！

1、汽車制造商繼續(xù)使用信息系統(tǒng)作為多媒體體驗(yàn)的延伸。

2、USB接口一直是信息架構(gòu)的基本元素，所以廠商讓這種以消費(fèi)者為中心的接口接受更嚴(yán)格的保護(hù)要求。

3、這些要求需要在裝配、制造或維護(hù)期間防止車輛電池短路。

4、例如，如果將頭部單元連接到不同連接模塊的長(zhǎng)線束損壞，所有引腳都可能短路到12V汽車電池。

5、其他潛在的故障機(jī)制包括使用不合格的適配器、電纜或充電器；USB連接器或電纜機(jī)械變形；或者任何種類的碎片進(jìn)入連接器并將數(shù)據(jù)線短路到VBUS。

6、在兩部分系列的第一部分，我將舉例說(shuō)明防止USB電路發(fā)生電池短路故障的最佳方法。

7、在我的下一篇博客文章中，我將擴(kuò)展優(yōu)化您的USB電池短路設(shè)計(jì)的最佳方法。

8、在設(shè)計(jì)USB以防止電池短路時(shí)，請(qǐng)始終牢記三個(gè)主要方面：

9、保護(hù)解決方案的帶寬。

10、箝位電壓和響應(yīng)時(shí)間的特性。

11、過(guò)流和短路接地特性。

12、以前不可能找到一個(gè)USB 2.0電池短路保護(hù)解決方案可以解決這三個(gè)方面的問(wèn)題，但是TI全新的電池短路保護(hù)設(shè)備tpd 3714-Q1系列可以幫助解決這些常見問(wèn)題。

13、帶寬

14、信號(hào)完整性是設(shè)計(jì)工程師在汽車USB應(yīng)用中遇到的最大挑戰(zhàn)之一。

15、由于USB 2.0支持高達(dá)480Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，任何添加到電線上的少量電容都會(huì)使信號(hào)失真，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸失敗。

16、這將使設(shè)計(jì)人員尋找解決方案的任務(wù)變得復(fù)雜，不僅要防止敏感的電子產(chǎn)品受到高電壓和電流尖峰的影響，還要保持最佳的信號(hào)完整性。

17、tpd 3714-Q1是一款單芯片解決方案，用于防止VBUS和USB連接器數(shù)據(jù)線的電池短路、短路和靜電放電(ESD)。

18、集成數(shù)據(jù)交換為最小信號(hào)衰減提供兩倍高的帶寬，同時(shí)提供高達(dá)18V的電池短路保護(hù)。

19、圖1是插入損耗圖，突出了1GHz-3dB帶寬的高速數(shù)據(jù)交換。

20、可以用眼圖分析線路電容對(duì)帶寬的影響。

21、測(cè)量的最小和最大電壓水平和抖動(dòng)使得有可能暴露USB數(shù)據(jù)線傳輸中的任何問(wèn)題。

22、1GHz帶寬允許高速使用USB 2.0。

23、高于720MHz帶寬的小裕量也有助于在汽車USB環(huán)境中使用長(zhǎng)系繩保持常見的清晰USB 2.0眼圖。

24、圖2是USB 2.0眼圖的一個(gè)例子。

25、圖2: USB 2.0眼圖2:TPD 3714-Q1

26、箝位電壓和響應(yīng)時(shí)間

27、雖然帶寬是選擇保護(hù)解決方案時(shí)需要記住的最重要特性之一，但您還必須確保箝位電壓足夠低，以保護(hù)下游電路免受任何電池短路或靜電放電事件的影響。

28、此外，您應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)具有快速關(guān)斷時(shí)間的過(guò)壓場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)，以快速保護(hù)上游片上系統(tǒng)(SoC)免受有害電壓和電流尖峰的影響。

29、電池短路保護(hù)可防止系統(tǒng)內(nèi)部電路在VBUS、D和D引腳出現(xiàn)任何過(guò)壓情況。

30、在這些引腳上，tpd 3714-Q1可以處理熱插拔和DC事件的最高18V過(guò)壓。

31、過(guò)壓保護(hù)電路提供了業(yè)內(nèi)最可靠的電池短路隔離，有助于提高系統(tǒng)級(jí)保護(hù)。

32、圖3顯示了短路至18V故障期間的5V箝位電壓，突出顯示了數(shù)據(jù)通道上200ns的超快響應(yīng)時(shí)間。

33、圖3:tpd 3714-Q1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換短路至18V響應(yīng)波形

34、過(guò)流和短路接地

35、選擇不好的過(guò)流保護(hù)電路會(huì)成為產(chǎn)品快速上市的障礙。

36、在過(guò)流事件期間，流經(jīng)系統(tǒng)側(cè)的大量電流可能導(dǎo)致上游5V供電軌的電源故障或斷電，并可能減少或重置連接到共享供電軌的多個(gè)集成電路。

37、過(guò)流保護(hù)裝置的目的是限制USB端口可以汲取的電流量，例如在接地短路的情況下。

38、此外，USB 2.0規(guī)范要求在任何USB電源設(shè)計(jì)中使用過(guò)流保護(hù)設(shè)備。

39、圖4描述了一個(gè)短接地事件，其中系統(tǒng)電壓降至200毫伏以下，保持共享5V供電軌穩(wěn)定并適當(dāng)隔離故障。

40、tpd 3714-Q1集成了精確的電流限制

41、內(nèi)部場(chǎng)效應(yīng)晶體管開關(guān)防止過(guò)多電流流過(guò)上游器件，并防止系統(tǒng)側(cè)復(fù)位。

42、圖4:4:tpd 3714-Q1VBUS短接地響應(yīng)波形

43、記住——在尋找USB 2.0電池防短路解決方案時(shí)，要時(shí)刻牢記保護(hù)器件的帶寬、箝位電壓和響應(yīng)時(shí)間，以及過(guò)流和短路接地的特性。

44、考慮這些關(guān)鍵領(lǐng)域可以使原始設(shè)備制造商更容易實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)，并縮短上市時(shí)間。

45、支票

本文到此結(jié)束，希望對(duì)大家有所幫助。