防止VBUS誤觸至CC and SBU造成介面失效的TVS防護方案
2013年，USB-IF協會發佈了Type-C標準，此傳輸介面一經推出，就受到廣大消費者以及業界的歡迎。Type-C介面小巧，支援正反插，不僅是信號傳輸的介面，同時也是供電介面。目前主流設備支援的PD 3.0協議最高可以達到20V，5A的規格。對於信號傳輸，Type-C介面更是最高可以支援到USB4 40Gbps的超高規格，並且還可以相容DP等影音傳輸協議。
Type-C具有很多的優點，介面尺寸僅有8.6mm*2.6mm，支援正反插並且功能豐富。但是事物都具有兩面性，在如此緊湊的空間內，連接器的PIN腳數量達到了24pin，引腳之間的間距非常小。在複雜的實際應用場景中，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所示)。由於CC和SBU正常的工作電壓是5V左右，當有20V的DC Power誤觸時，可能會造成後端IC燒毀和介面的TVS損壞。所以在介面防護設計的時候，除了要滿足ESD和EOS的防護之外，還要考慮到如果VBUS誤觸到CC和SBU時，不能引發系統燒毀。
面對終端客戶的這種失效模式，許多消費類產品的主要品牌廠商皆已經提出在CC和SBU介面上，除了已有的ESD測試之外，還要加入DC直流耐壓測試，也就是進行20V DC Power持續1~3分鐘不等的直流耐壓測試。目前主流的設計架構是靠近Type-C介面放置TVS，後端選擇加上OVP（Over voltage protection）功能的USB控制晶片，這樣的設計架構才足以保證介面有足夠的防護能力。但是如果此時仍然使用傳統的VRWM=5V的TVS，將會導致DC直流測試無法通過，所以必須要使用VRWM≥20V的TVS。不過這種使用方法又帶來了一個問題，傳統VRWM≥20V的TVS其箝制電壓VCL（Clamping voltage）也會很高，導致其ESD/EOS保護效果較差，甚至會導致整機ESD Pin injection測試失敗。所以需要一種能夠既能滿足直流耐壓測試，又能夠有良好保護效果的TVS，晶焱科技推出了專門針對這種應用場景的AZ5H25-01B。 AZ5H25-01B的特點在於與傳統的5V TVS不同，其VBV(逆偏崩潰電壓)不再是6V左右，而是確保在26.5V之前，TVS不會啟動（如表1），這保證了20V直流測試時，AZ5H25-01B不會誤啟動，避免了TVS管被直流能量燒毀的風險。同時，AZ5H25-01B的ESD箝制電壓在8kV時僅有10V，能夠幫助整機輕鬆的通過ESD測試。並且其浪湧耐受度也可以達到6.5A(8/20μS，IEC61000-4-5)，有較好的EOS防護能力。
AZ5H25-01B的ESD箝制電壓優秀，有一個原因是TVS在啟動之後，snap-back電壓的最低點Vhold可以做到約6V（如圖2所示）。這樣既可以達到降低箝制電壓的目的，又可以保證不會影響到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來選擇TVS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，能夠滿足日益增長的設備小型化需求，在USB4的全功能介面上，晶焱科技能夠提供包括超高速信號介面使用的超低電容TVS AZ5B9S-01F; CC/SBU滿足直流耐壓測試，靜電箝制電壓超低的AZ5H25-01B；滿足VBUS高浪湧測試的AZ4520-01F/AZ4920-01F。示例Layout如圖3所示。
隨著時代的發展，Type-C介面的使用率越來越高，使用場景也越來越複雜，隨之而來的是設備返修率升高。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產品，協助客戶提高產品對抗ESD/EOS的耐受度，降低返修率，讓產品更加可靠。
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