通過(guò)USB連接器來(lái)保護電源和充電器件的安全

　　如今大多數電子設備都有USB連接器，它們通過(guò)USB實(shí)現數據交換和/或對便攜設備的電池充電。雖然USB這種通信協(xié)議已經(jīng)相當普及，但當目標應用需要通過(guò)USB連接為設備供電時(shí)，必須注意一些安全防范措施。

電氣特性和防護措施

　　通過(guò)USB連接的下游系統可以由多種類(lèi)型的主機來(lái)供電。

　　在連接個(gè)人計算機(PC)等標準USB源設備時(shí)，連接器上將包含Vbus電源端子和數據端子(D+和D-)。Vbus電壓值由USB規范明確定義：額定電壓為5V，最高可達5.25V。事實(shí)上，較長(cháng)的線(xiàn)纜會(huì )因串連電感產(chǎn)生振鈴現象。這個(gè)最大振鈴紋波電壓取決于移動(dòng)設備的輸入電容和寄生電感。售后非原配件往往具有較低的性能，電纜也會(huì )有較高的寄生參數，這些因素對連接的外設可能造成潛在危害。

　　通常Vbus引腳連接至收發(fā)器的電源輸入引腳(有時(shí)會(huì )通過(guò)最大額定電壓為6V的低壓降穩壓器進(jìn)行連接)，在Vbus電源用于對鋰離子電池充電時(shí)(大多數情況下最大額定電壓為7V或10V)也可以連接至充電器的輸入引腳。

　　但用戶(hù)也可以連接外設為內置鋰離子電池充電(如圖1的墻適配器部分)，然后使用市場(chǎng)上出售的墻適配器。在這個(gè)案例中，僅有Vbus引腳和GND被連接，而D+和D-被短路。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1：通過(guò)外設為內置電池充電。

　　根據這種適配器的質(zhì)量和復雜程度，其輸出電壓可能發(fā)生遠遠超過(guò)制造目前小型便攜式產(chǎn)品所需敏感電子元件最大額定值的輸出瞬態(tài)現象。

　　對一些交流-直流電源的基準測試顯示出不良的線(xiàn)路穩壓性能，而在存在光耦反饋(開(kāi)關(guān)充電器)損耗的情況下更糟糕，輸出電壓可能升高至20V。

　　通過(guò)在設備前面設計過(guò)壓保護(OVP)器件，浪涌效應和主機不盡責現象可以被消除。

如何設計

　　USB電流能力在正常模式下是100mA(未配置模式)，而在配置模式下可達500mA。為了節省功率，在沒(méi)有數據流量時(shí)USB將進(jìn)入暫停模式。當器件處在暫停模式，而且又是總線(xiàn)供電的話(huà)，器件將不能從總線(xiàn)抽取超過(guò)500μA的電流。一個(gè)主機能夠發(fā)出恢復指令或遠程喚醒指令來(lái)激活另一個(gè)待機狀態(tài)的主機。上述要點(diǎn)表明OVP電路需要滿(mǎn)足不同指標要求，如電流能力、散熱、欠壓和過(guò)壓保護及靜態(tài)電流消耗。