手機USB埠的電源防護

spencer · 发表于 2014-3-17 20:48:49

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手機的 USB埠電源要如何防護？從市場上現有的產品分析來看，絕大多數的手機廠商都已經統一採用 micro USB 介面來作為充電和資料傳輸的介面。USB的規格規定，符合USB 的電源應當介於4.75V至5.25V 之間，並提供至少為0.5A 的連續電流。但事實上，有許多情況會導致USB電源介面遭受遠超過USB規格的浪湧電壓之衝擊。

對於連接到PC上的手機，由於PC上的電源輸出通常使用電感作為濾波器，當外部熱插拔或者系統開關機或其他內部電源供電的波動，都會使輸出電流產生快速的變化。最終，在USB埠上會出現一個尖峰電壓脈衝，而這個尖峰脈衝的幅度或者寬度有時會超出手機充電IC所能承受的範圍，導致電源晶片意外受損。

對於一些協力廠商所提供的低成本USB充電器，由於設計時並未考慮到良好的瞬態抑制和調壓性能，所以未採取電源保護措施的手機在連接到這些協力廠商的充電器時就可能會發生損壞的情形。而隨著手機螢幕的增大和導航軟體的普及，以手機來作為汽車導航的情形也會越來越多；這時候就需要將手機連接到車載充電器上以提供持久的續航力。

大家都知道，汽車上的電源匯流排上存在著很嚴重的污染情形。首先電瓶的電壓範圍是8V~16V，蓄電池的電流很大，而且負載隨時可能會斷開(透過熔絲或繼電器)。這樣匯流排上就會產生超過電源電壓幾倍的衝擊電壓，蓄電池誤接和蓄電池雙倍電壓跳躍啟動(24V)操作這樣大的操作也會造成充電器輸入電壓超出標稱值。協力廠商電源轉換器產品有可能過濾掉一些這樣的事件，但實驗顯示，這些電源轉換器之間的瞬態抑制能力有很大的差異。

積體電路(IC)的OVP元件可以解決過壓問題，但是沒有浪湧防護的功能，而TVS二極體可以提供浪湧防護，但是卻無法長時間過壓。最理想的情況是將兩者結合起來一起使用，但是成本和體積都會比較高。

TE的PolyZen元件整合了齊納二極體這種精密過壓保護功能的元件，能夠和內部的PPTC過流保護元件一起發揮協同保護的功用。在出現持續的高功率狀態時，元件中的PPTC元件會從低電阻狀態轉變為高電阻狀態，從而限制了電流並產生壓降。

由於它具有這樣的功能，能夠保護齊納二極體和接在它後面的電子電路，有效地增強了二極體的功率處理能力。為滿足手機對體積的嚴苛要求，TE最近推出了一款超小封裝(3.2mmX2.5mmX1.2mm)的mini polyzen元件。它的佔用面積是TE已往polyzen產品的一半左右，可以同時實現過壓、浪湧、過流、反接等等的防護功能。而且週邊不需要外接任何其他元件。