防止Vbus误触至CC and SBU造成埠失效的TVS防护方案

图1. Type-C界面的引脚分布。晶焱

2013年，USB-IF协会发布的Type-C标准，受到广大消费者以及业界的欢迎。目前主流设备Type-C支持的电源规格可以达到20V，5A，高速信号可以支持到USB4 40Gbps的超高规格，并且兼容DP等影音传输协议。

Type-C界面尺寸仅有8.6mm*2.6mm，在紧凑的空间内，连接器的PIN脚数量达到了24pin，导致在实际应用场景中，容易造成pin脚之间搭接、错位。其中最危险的情况就是VBUS在正常提供20V的DC Power时，误触到CC或者SBU pin（如图1），可能会造成后端IC烧毁和TVS损坏。所以在界面防护设计时，不仅要满足ESD和EOS的防护要求，还要考虑到CC和SBU不能引发系统烧毁。

图2. AZ5H25-01B Type-C USB4界面Layout范例。晶焱

目前许多头部厂商已经提出在Type-C界面上加入20V直流测试。主流的设计架构是靠近Type-C放置TVS，后端选择加上OVP（Over voltage protection）的USB控制芯片，这样才能保证足够的防护能力。如果使用VRWM=5V的TVS，将会导致20V直流测试无法通过，必须要使用VRWM≥20V的TVS，但是传统的这种TVS其钳制电压VCL（Clamping voltage）会很高，ESD/EOS保护效果较差，甚至会影响整机ESD Pin injection测试效果。所以晶焱科技推出了专门针对这种应用场景的AZ5H25-01B。

AZ5H25-01B与传统的5V TVS不同，其VBV（崩溃电压）不再是6V左右，而是确保在26.5V之前，TVS不会启动，避免了20V直流测试时TVS管烧毁的风险。

AZ5H25-01B的ESD钳制电压非常优秀，在8kV时仅有10V。TVS的snap-back电压的最低点VHOLD约6V。这样既可以降低钳制电压，又可以保证不影响CC/SBU的信号，避免Latch-up。晶焱科技将AZ5H25-01B定义为VRWM=5V,这样可以完全避免工程师根据VRWM来选型时可能面临的Latch-up风险。

AZ5H25-01B的封装大小为0201，体积小，摆放灵活，能够满足设备小型化的需求，在USB 4的全功能界面上，晶焱科技能够提供包括超低电容TVS AZ5B9S-01F; CC/SBU满足直流耐压测试，静电钳制电压超低的AZ5H25-01B；满足VBUS高浪涌测试的AZ4520-01F/AZ4920-01F。Layout范例如图2所示。

随着Type-C界面的使用率提高，使用场景越来越复杂，设备返修率也不断升高。所以在系统设计的时候，不仅要考虑到ESD和EOS防护，还要考虑到直流耐压测试等特殊状况。晶焱科技可以提供数百种类的产品，协助客户提高产品的耐受度，降低返修率，使产品更加可靠。