Wie Sie mit koordinierten ESD- und Überstromschutz-Strategien Schäden an USB-Ladesystemen vermeiden

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Schutzfunktionen müssen die neuen Hochstrom-Anforderungen der USB-Spezifikation erfüllen

PPTCs wie die PolySwitch-Bausteine bieten rücksetzbare Schutzfunktionen, kleine Abmessungen, kurze Auslösezeiten und niedrige Verlustleistung, wie sie für eine breite Palette von USB-Anwendungen erforderlich sind. Mit ihnen kann der Entwickler die neuen Hochstrom-Anforderungen der USB-Spezifikation erfüllen und gleichzeitig eine einfache, kosteneffektive Lösungen für hoch integrierte Leiterplatten-Designs liefern.

Schutz für Host/Hub-Ladeschaltungen

Bei Host/Hub-Ladeschaltungen dürfte das tragbare Gerät die Versorgungsspannung unter normalen Betriebsbedingungen nicht unter 2,0V herunter ziehen können. Das Gerät muss den aus der Host-/Hub-Ladeschaltung bezogenen Strom im Low-Speed und Full-Speed Betrieb auf 1,5A und im High-Speed Betrieb auf 0,9A begrenzen.

Eigene Strombegrenzer-Schaltung für jeden einzelnen Port

Mit PPTC-Bausteine lassen sich die Überstromschutz-Anforderungen für USB und UL60950 kosteneffektiv erfüllen. Bei herkömmlichen USB-Anwendungen mit 0,5A Strom-Grenzwert kann man bis zu vier zusammengefasste Ports mit einem einzigen PPTC-Überstrom-Schutzbaustein abdecken; dies ermöglicht immer noch eine Bereitstellung von 0,5A pro Port mit einer Reaktion auf Ströme über 5A. Zur Erfüllung der Anforderungen von UL60950 müssen USB-Ladeschaltungen 1,5A pro Port liefern und dabei immer noch auf Ströme größer 5A reagieren können. Hier empfiehlt sich eine eigene Strombegrenzer-Schaltung für jeden einzelnen Port.

Induktive Spannungsspitzen beim Abtrennen können andere Geräte am USB-Bus stören

Für herkömmliche 0,5-A-Ports ausgelegte USB-Überspannungsschutzbausteine sind möglicherweise nicht ausreichend für die neue USB-Spezifikation mit 1,5A pro Port. Wenn man einen 1,5-A-Stromverbraucher im aktiven Betrieb von der Stromversorgung abtrennt, dann können dabei nennenswert hohe induktive Spannungsspitzen entstehen, die die anderen, noch immer am Bus angeschlossenen Geräte stören können. Ein gut konzipierter Bus absorbiert diese Spannungsspitzen und bietet Schutz für die angeschlossenen Geräte.

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