防止Vbus誤觸至CC and SBU造成埠失效的TVS防護方案
- 尤嘉禾／台北
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2013年，USB-IF協會發布的Type-C標準，受到廣大消費者以及業界的歡迎。目前主流設備Type-C支援的電源規格可以達到20V，5A，高速信號可以支援到USB4 40Gbps的超高規格，並且相容DP等影音傳輸協議。
Type-C介面尺寸僅有8.6mm*2.6mm，在緊湊的空間內，連接器的PIN腳數量達到了24pin，導致在實際應用場景中，容易造成pin腳之間搭接、錯位。其中最危險的情況就是VBUS在正常提供20V的DC Power時，誤觸到CC或者SBU pin（如圖1），可能會造成後端IC燒毀和TVS損壞。所以在介面防護設計時，不僅要滿足ESD和EOS的防護要求，還要考慮到CC和SBU不能引發系統燒毀。
目前許多頭部廠商已經提出在Type-C介面上加入20V直流測試。主流的設計架構是靠近Type-C放置TVS，後端選擇加上OVP（Over voltage protection）的USB控制晶片，這樣才能保證足夠的防護能力。如果使用VRWM=5V的TVS，將會導致20V直流測試無法通過，必須要使用VRWM≥20V的TVS，但是傳統的這種TVS其鉗制電壓VCL（Clamping voltage）會很高，ESD/EOS保護效果較差，甚至會影響整機ESD Pin injection測試效果。所以晶焱科技推出了專門針對這種應用場景的AZ5H25-01B。
AZ5H25-01B與傳統的5V TVS不同，其VBV（崩潰電壓）不再是6V左右，而是確保在26.5V之前，TVS不會啟動，避免了20V直流測試時TVS管燒毀的風險。
AZ5H25-01B的ESD鉗制電壓非常優秀，在8kV時僅有10V。TVS的snap-back電壓的最低點VHOLD約6V。這樣既可以降低鉗制電壓，又可以保證不影響CC/SBU的信號，避免Latch-up。晶焱科技將AZ5H25-01B定義為VRWM=5V,這樣可以完全避免工程師根據VRWM來選型時可能面臨的Latch-up風險。
AZ5H25-01B的封裝大小為0201，體積小，擺放靈活，能夠滿足設備小型化的需求，在USB 4的全功能介面上，晶焱科技能夠提供包括超低電容TVS AZ5B9S-01F; CC/SBU滿足直流耐壓測試，靜電鉗制電壓超低的AZ5H25-01B；滿足VBUS高浪湧測試的AZ4520-01F/AZ4920-01F。Layout範例如圖2所示。
隨著Type-C介面的使用率提高，使用場景越來越複雜，設備返修率也不斷升高。所以在系統設計的時候，不僅要考慮到ESD和EOS防護，還要考慮到直流耐壓測試等特殊狀況。晶焱科技可以提供數百種類的產品，協助客戶提高產品的耐受度，降低返修率，使產品更加可靠。
