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[问答] USB Type-C 主机连接器电路设计有哪些要点?
618 USB type-c 连接器
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这个问题主要是如何在新设计中集成和布设 USB Type-C 插座连接器,以便为外部设备安全地提供可扩展 USB 电源

解决要点:
USB Type-C 连接器信号布线
如何安全地布设 USB Type-C 功率信号
垂直安装 USB Type-C 连接器
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2019-8-16 09:41:24   评论 分享淘帖 邀请回答

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2个回答
USB Type-C 连接器信号布线
USB 3.1 高速差分信号必须仔细布线,使它们彼此相邻且长度完全相同。保持差分信号的走线尽可能短,以最大限度地降低 EMI。为获得最佳抗噪性,请将差分信号置于印刷电路板的内层。如果在印刷电路板外层上布线,则用接地走线包围差分对走线来隔离来自其他数据线的信号。此外,务必在实心接地面上布设差分信号,以最大限度地降低 EMI。
设计印刷电路板时,需使差分走线阻抗为 90 欧姆 ±10%,以匹配 USB 电缆差分阻抗。另外,每条走线的布设方式要使每对的单端阻抗相同。一般说来,在这种情况下,差分对的阻抗是其中一对阻抗的两倍。因此,布设走线时应使每个单端阻抗等于或接近 45 欧姆 ±10%。
如何安全地布设 USB Type-C 功率信号
布设功率信号更为关键。为防止与项目外壳或用户发生意外短路,必须小心谨慎,确保安全地输出 5 A 电流。该电流可以布设在印刷电路板的顶层或底层,但不应太靠近印刷电路板的边缘。这样有助于防止由于项目外壳受冲击或损坏而导致与外壳意外连接。
要通过厚度为每平方英尺 2 盎司的铜覆层在印刷电路板上提供 5 A 的电流,需要 44.6 密耳的走线宽度。更安全的方法是通过在印刷电路板内层布设 5 A 电流,以隔离电流免受任何外部干扰,这需要在相同铜密度下使用 116 密耳的走线宽度(基于 IPC-2221 标准计算)。在 VBUS 连接器引脚附近的覆铜应尽可能多,以防止电流损失。
垂直安装 USB Type-C 连接器
如果印刷电路板空间非常宝贵,可以垂直安装 USB Type-C 插座连接器。为此,Amphenol FCI 提供了 USB 3.1 10132328-10011LF 垂直安装 USB Type-C 连接器。


这款垂直 USB Type-C 连接器支持 10 Gbit/s 的 USB 3.1 Gen 2 数据传输标准。它还支持 100 W 的电力输出,其最大额定电压为 100 V DC 或 AC,并且能够提供高达 5 A 的电流。该产品采用与直角型连接器相同的不锈钢外壳构造。如同直角型连接器,需使用大量焊料确保外壳上的四个卡舌通过印刷电路板上的孔实现安全接地。
与直角型插座不同的是,它只是表面贴装在连接器的小端,使 VBUS 电源触点更靠近信号触点。其中必须谨慎布设电源触点,使其远离信号触点。若空间狭窄,最安全的方法是将数据对和 VBUS 电源触点放置在不同的印刷电路板层上。

2019-8-16 09:52:29 评论

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在为上述插座连接器供电时,USB 主机和设备之间有一个简短的握手协议,决定了提供多大的电源。IC 可以处理 USB 灌入至拉出连接,使得这个过程对开发人员来说是透明的。
STMicroelectronics 的 STUSB1700 USB Type-C 源控制器就是一个很好的例子。这可以安全地管理 5 V USB Type-C 主机与设备的连接。在供电时,STUSB1700 可以检测并防止电源短路、电流消耗超过设置的限值、过热高于 145°C、欠压和过压状况,以及反向电流和反向电压状况。这极大地简化了 USB Type-C 系统的安全设计,同时为开发人员降低了复杂性。


STUSB1700 用于 USB Type-C 主机连接器,可以检测主机与设备之间的新连接。该产品可以确定设备的电源需求并提供必要的电流。此外,还可确定设备是否为数字音频附件,以便可以向微控制器发出信号,通过 USB Type-C 端口提供数字音频。它可以与 USB 设备协商,以确定电源需求为 USB 默认值(最高 900 mA)、USB 中电流(最高 1.5 A)还是 USB 高电流(最高 3.0 A)。

2019-8-16 09:52:51 评论

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