消費性電子產品

CC/SBU

在 USB Type-C 的設計中,CC 與 SBU 腳位所使用的 ESD 保護元件,通常會選擇與 VBUS 電源線相同耐壓等級的產品。

資訊

USB Type-C CC 與 SBU 腳位的 ESD 保護設計指南

1. 低電容是關鍵

CC 腳位負責組態與線材方向判斷訊號(通常 <1 Mbps),同時也可能支援 USB PD 的 BMC 通訊,應避免過高電容造成時序失真。

SBU 腳位用於類比音訊或除錯 UART,需採用超低電容(通常 <1.5 pF)的 ESD 元件,以確保訊號完整性。

2. 單向或雙向保護的選擇

CC 腳位常搭配上拉電阻或 MCU GPIO,較適合使用單向 TVS 二極體。

SBU 腳位屬於類比訊號,且可能為差動訊號,建議使用雙向 ESD 保護元件。

3. 符合 IEC 61000-4-2 標準

建議選用可承受 ±8 kV 接觸放電 / ±15 kV 空氣放電 的元件,以符合 USB Type-C 的耐受度要求。

4. 小型、低高度封裝

空間受限且需靠近連接器的設計,建議封裝:

DFN1006、SOD-923 或 CSP0603。

5. 避免過度箝位(Over-Clamping)

箝位電壓需高於正常工作電壓,但低於受保護 IC 的損壞電壓。

CC 腳位(通常為 5V 邏輯):建議箝位電壓 < 12V。

SBU 腳位(類比訊號):建議箝位電壓 < 15V。

ESD 保護可防止 VBUS 短路至 CC 與 SBU 腳位,避免造成介面失效。

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由於 CC 腳位的典型工作電壓約為 5V,而 SBU 腳位約為 3.3V,一旦意外接觸到 20V 的直流電源,可能因 ESD 過應力導致下游 IC 損壞,進而造成介面失效。因此,在介面保護設計中,除了需滿足 ESD 與 EOS 的防護要求外,亦必須確保 VBUS 意外短路至 CC 或 SBU 時,不會引發系統故障。
傳統的保護元件通常選擇 耐壓高於 20V 的產品,但這類元件的箝位電壓往往遠高於 CC 與 SBU 的實際工作電壓,在瞬態事件發生時,反而可能導致下游元件被擊穿。
為解決此一挑戰,Comchip 開發了兼具 超低電容 與 貼近 CC 與 SBU 工作電壓的箝位特性 的保護解決方案,同時也能有效防護 意外直流電源接觸,在確保訊號完整性的同時,大幅提升介面整體可靠度。