发布者:管理员 日期:2022-07-13
今天的消费者已经逐渐依赖采用 USB-C 或 USB-Type C 通信接口标准的移动设备——从智能手机和平板电脑到可穿戴设备和笔记本电脑。USB 端口还兼作大多数此类设备的快速充电端口。USB Type-C 是数据传输和电力传输的突破性标准。USB 3.1 Type-C 具有高达 10 Gbps 的数据传输速度、灵活的供电模式和支持替代模式,旨在定义新一代传输技术。USB 3.1 Type-C外观上最大特点在于其上下端对称一致,可以正反插,兼容 USB 2.0 和其他传输标准(Alt Mode)。然而,它也带来了更多的设计挑战,增加了功率等级也增加了电气危险的等级。因为与 USB Power Delivery 快充相结合,USB 3.1 Type-C 扩展了 USB 接口的使用,系统可提供高达20V/5A、100W的电源,让更多类型的设备可以通过USB接口充电或供电。所以电源主机、连接设备和 USB 传输线必须实施完整的短路和限流保护。
USB3.1 Type-C端口在做充电线设计时,考虑到过电流、过热的风险就需要应用到既能满足小的外形尺寸又满足大持续电流的过流保护器件,表面贴装低内阻SMD PPTC应用在USB设备和电缆连接器上是绝佳选择。正常电流条件下,PPTC处于低阻状态;一旦电流条件发生变化,焦耳热效应就会使电阻迅速增大,导致电路断开,从而保护电路。一旦情况恢复正常,整个电路的导电性立即恢复,并且该过程可以重复数千次。
以5V输出电压,3A输出电流的USB3.1 Type-C数据线设计为例,按照120%~150%电流通过率计算,就计算得出需要加入一款保持电流为3.6A~4.5A的PPTC自恢复保险丝做过流保护,具体设计考量如下:
1、 按照120%~150%过流计算PPTC的保持电流建议在3.6A~4.5A;
2、 考虑1.5倍过压,PPTC最大工作电压至少7.5V;
3、 建议采用如SMD1210、SMD1206小尺寸表面封装,
4、 为减少发热引起的功率损失及影响充电效率,建议PPTC的内阻最大不超过0.015Ω。
针对如上设计考量,低内阻1206系列的贴片T45自恢复保险丝可用于充电线保护。
T45的保持电流Ihold为4.5A(@25℃),动作电流Itrip为9A,最大工作电压Vmax为12V,最大工作电流Imax为50A,消耗功率Pd typ为1.5W,当在电流达到22.5A时,PPTC会在5秒内做出反应,初始最小电阻0.002Ω,焊后1小时的最大电阻0.014Ω,工作温度-40℃~ +85℃。
1206系列 T45自恢复保险丝的保持电流Ihold =4.5A是在25℃条件下测得的,当温度低至-40℃时保持电流为6.2A,而当温度高达70℃和85℃时,保持电流分别降至3A、2.4A,保持电流会随着环境温度上升而衰减,也会随着环境温度的下降而增大,这样设计的目的是防止高温时产生过热造成PPTC烧毁风险。
最后,总结下T45表面贴装PPTC竞争优势:
1、 高达4.5A Ihold保持电流和12Vmax工作电压;
2、 0.002Ω超低内电阻,可支持快充供电,减少功率损失并提高充电效率;
3、 小体积的1206表面贴装,非常适合空间有限的充电线应用;
4、 可自动复位,故障排除后无需更换;
5、 可适用于消费电子、移动和可穿戴设备、服务器和计算设备、便携式医疗设备、USB A型、B型和C型端口以及锂电池等应用。