優(yōu)化您的汽車(chē)USB防電池短路設計――第2部分

隨著(zhù)C型USB連接器成為消費者領(lǐng)域的新標準，USB正在進(jìn)入汽車(chē)信息娛樂(lè )系統等更多解決方案。設計最高的可靠性時(shí)，車(chē)中處在不同位置的USB端口擴展帶來(lái)了獨特的挑戰。因為具有如防電池短路、短路和靜電放電(ESD)條件故障，汽車(chē)的USB應用呈現其他市場(chǎng)不存在的使用案例。由于電源流經(jīng)主車(chē)輛電池，它們受到預期操作期間產(chǎn)生的高電壓和電流峰值影響。此外，從處理器、USB集線(xiàn)器、充電控制器和負載開(kāi)關(guān)連接到VBUS和數據線(xiàn)上的下游電路需要防止電池短路事件。

為了防止USB電池短路，當USB接口端的電壓高于過(guò)壓閾值時(shí)，過(guò)電壓保護電路必須用來(lái)斷開(kāi)系統電源。過(guò)電壓的場(chǎng)效應晶體管(FET)應具有快速響應時(shí)間以盡快斷開(kāi)系統電源，保護上游片上系統(SoC)免受有害電壓和電流尖峰的影響。此外，USB 2.0規范要求使用過(guò)電流檢測電路以自動(dòng)限制過(guò)電流事件中的電流。內部開(kāi)關(guān)可防止過(guò)量電池損壞上游設備，保持5V電軌穩定，并合理隔離故障。

在兩部分系列的第1部分中;我解釋了保護USB電路出現電池短路故障的最佳途徑。在這篇博文中，我將延伸說(shuō)明優(yōu)化您的汽車(chē)USB防電池短路設計的最佳途徑。

由于汽車(chē)制造商可能在整個(gè)項目過(guò)程中改變整體輸出電流要求，具有可調電流限制的保護解決方案可為系統設計人員提供更多靈活性;允許他們輕松地調節USB端口的輸出電流，而無(wú)需限定一個(gè)新設備。若您需要保護靈敏電子出現電池短路事件，并同時(shí)支持高達2.4A的電流，你可能需要一個(gè)靈活的防電池短路芯片。

TPD3S716-Q1可為USB電池充電1.2(BC1.2)、C型USB 5V / 1.5 A和專(zhuān)用的高達2.4A的充電外設進(jìn)行充電。汽車(chē)USB 2.0接口保護裝置是用防電池短路、短路和ESD保護的單芯片解決方案，具有一個(gè)可調節的限流負載開(kāi)關(guān)。過(guò)電流保護的電流閾值可通過(guò)IADJ引腳上的一個(gè)接地(GND)外部電阻RADJ進(jìn)行調節，如圖1所示。

圖1：用于TPD3S716-Q1的典型應用配置

USB 一鍵拷貝(OTG)是普遍用于汽車(chē)環(huán)境中的另一個(gè)規范，因為它使USB設備可在主機和客戶(hù)端的角色之間切換。此功能對于USB高速應用至關(guān)重要，其中，必須使得機頭單元成為移動(dòng)媒體體驗延伸。為了實(shí)現這一目標，機頭單元必須能夠相應地在USB設備模式工作。

TPD3S716-Q1具有兩個(gè)啟動(dòng)輸入，可通/斷設備的內部FET。VEN引腳可禁用并啟用VBUS路徑，而DEN引腳禁用并啟用數據路徑。VBUS和數據路徑的獨立控制允許您為USB主機和客戶(hù)端/OTG模式配置此設備，如表1所示。

表1：用于TPD3S716-Q1的設備正常操作模式表

容易通路且封裝足夠小以匹配USB連接器的尺寸范圍是USB高速保護解決方案的一個(gè)重要考慮因素，旨在便于布局并保持信號完整性。流通引腳映射使得信號路徑通過(guò)封裝直通，如圖2所示。

圖2：TPD3S716-Q1的典型布局示例

設計防止USB電池短路時(shí)，可以考慮使用具有可調電流限制、OTG /客戶(hù)端模式和流通過(guò)路由的解決方案。這樣做可讓您使用當前未在其它防電池短路解決方案中出現的附加功能。