1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 USB Type-C的插座解決方案 在這種背景下，重要的是 USB Type-C 連接器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的很大傳輸電流高達(dá) 5 V 下 3.0 A，功率高達(dá) 15 W。USB 電力傳輸標(biāo)準(zhǔn) v2.0 更進(jìn)一步，它規(guī)定支持 USB 3.1 的 USB Type-C 連接器可以提供高達(dá) 100 W 的功率（20 V，5 A）。該功率由四個(gè) VBUS 引腳輸出。這使 USB接口從輔助電源成為主電源。 實(shí)施 USB Type-C 連接器設(shè)計(jì)可能會(huì)非常棘手 若要在項(xiàng)目中支持高達(dá) 100 W 的功率，需要慎重執(zhí)行電路板布局步驟，確保用戶(hù)和開(kāi)發(fā)人員的安全。大多數(shù)項(xiàng)目都不需要如此高的功

2、率；例如，對(duì)于電流非常高的智能手機(jī)充電器，其額定電流可能為 3.0 A。但是，多數(shù)商用 USB Type-C 連接器的常見(jiàn)很佳設(shè)計(jì)是 VBUS 和 GND 引腳之間為 5.0 A。AmphenolFCI的 USB 3.1 10137062-00021LF Gen 1 直角型 USB Type-C 連接器支持這種設(shè)計(jì)（圖 3）。 該 USB Type-C 插座連接器可支持很大 5 A 的電流，因此，100 W 的輸出將需要 20 V DC。但是，對(duì)于大多數(shù)項(xiàng)目而言，25 W（5 V，5 A）就足夠并且還安全。該 USB Type-C 連接器支持每秒 5 千兆比特 (Gbit/s) 的 USB 3

3、.1 Gen 1 數(shù)據(jù)速率，很大額定電壓為 100 V DC 或 AC，根據(jù) 100 W 很大功率規(guī)格，可提供很大 1 A 的電流。 該連接器支持表面貼裝或通孔組裝，其位于印刷電路板的頂部。不銹鋼連接器外殼比鋁更牢固，并且通過(guò)電氣連接至 GND 引腳。 外殼必須使用四個(gè)窄卡舌接地，而卡舌會(huì)滑入印刷電路板的插槽內(nèi)，連接器每側(cè)各兩個(gè)。務(wù)必使用大量焊料將這些卡舌焊接到電路板電源接地層，以確保牢固連接。 USB Type-C 連接器信號(hào)布線(xiàn) USB 3.1 高速差分信號(hào)必須仔細(xì)布線(xiàn)，使它們彼此相鄰且長(zhǎng)度完全相同。保持差分信號(hào)的走線(xiàn)盡可能短，以很大限度地降低 EMI。為獲得很佳抗噪性，請(qǐng)將差分信號(hào)置于印

4、刷電路板的內(nèi)層。如果在印刷電路板外層上布線(xiàn)，則用接地走線(xiàn)包圍差分對(duì)走線(xiàn)來(lái)隔離來(lái)自其他數(shù)據(jù)線(xiàn)的信號(hào)。此外，務(wù)必在實(shí)心接地面上布設(shè)差分信號(hào)，以很大限度地降低 EMI。 設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，需使差分走線(xiàn)阻抗為 90 歐姆 ?10%，以匹配 USB電纜差分阻抗。另外，每條走線(xiàn)的布設(shè)方式要使每對(duì)的單端阻抗相同。一般說(shuō)來(lái)，在這種情況下，差分對(duì)的阻抗是其中一對(duì)阻抗的兩倍。因此，布設(shè)走線(xiàn)時(shí)應(yīng)使每個(gè)單端阻抗等于或接近 45 歐姆 ?10%。 如何安全地布設(shè) USB Type-C 功率信號(hào) 布設(shè)功率信號(hào)更為關(guān)鍵。為防止與項(xiàng)目外殼或用戶(hù)發(fā)生意外短路，必須小心慎重，確保安全地輸出 5 A 電流。該電流可以布設(shè)在印刷電路

5、板的頂層或底層，但不應(yīng)太靠近印刷電路板的邊緣。這樣有助于防止由于項(xiàng)目外殼受沖擊或損壞而導(dǎo)致與外殼意外連接。 要通過(guò)厚度為每平方英尺 2 盎司的銅覆層在印刷電路板上提供 5 A 的電流，需要 44.6 密耳的走線(xiàn)寬度。更安全的方法是通過(guò)在印刷電路板內(nèi)層布設(shè) 5 A 電流，以隔離電流免受任何外部干擾，這需要在相同銅密度下使用 116 密耳的走線(xiàn)寬度（基于 IPC-2221 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算）。在 VBUS 連接器引腳附近的覆銅應(yīng)盡可能多，以防止電流損失。 垂直安裝 USB Type-C 連接器 如果印刷電路板空間非常寶貴，可以垂直安裝 USB Type-C 插座連接器。為此，Amphenol FCI 提供

6、了 USB 3.1 10132328-10011LF 垂直安裝 USB Type-C 連接器。 這款垂直 USB Type-C 連接器支持 10 Gbit/s 的 USB 3.1 Gen 2 數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。它還支持 100 W 的電力輸出，其很大額定電壓為 100 V DC 或 AC，并且能夠提供高達(dá) 5 A 的電流。該產(chǎn)品采用與直角型連接器相同的不銹鋼外殼構(gòu)造。如同直角型連接器，需使用大量焊料確保外殼上的四個(gè)卡舌通過(guò)印刷電路板上的孔實(shí)現(xiàn)安全接地。 與直角型插座不同的是，它只是表面貼裝在連接器的小端，使 VBUS 電源觸點(diǎn)更靠近信號(hào)觸點(diǎn)。其中必須慎重布設(shè)電源觸點(diǎn)，使其遠(yuǎn)離信號(hào)觸點(diǎn)。若空間狹窄，

7、很安全的方法是將數(shù)據(jù)對(duì)和 VBUS 電源觸點(diǎn)放置在不同的印刷電路板層上。 在為上述插座連接器供電時(shí)，USB 主機(jī)和設(shè)備之間有一個(gè)簡(jiǎn)短的握手協(xié)議，決定了提供多大的電源。IC 可以處理 USB 灌入至拉出連接，使得這個(gè)過(guò)程對(duì)開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)是透明的。 STMicroelectronics 的 STUSB1700 USB Type-C 源控制器就是一個(gè)很好的例子。這可以安全地管理 5 V USB Type-C 主機(jī)與設(shè)備的連接。在供電時(shí)，STUSB1700 可以檢測(cè)并防止電源短路、電流消耗超過(guò)設(shè)置的限值、過(guò)熱高于 145?C、欠壓和過(guò)壓狀況，以及反向電流和反向電壓狀況。這極大地簡(jiǎn)化了 USB Type-C 系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)，同時(shí)為開(kāi)發(fā)人員降低了復(fù)雜性。 STUSB1700 用于 USB Type-C 主機(jī)連接器，可以檢測(cè)主機(jī)與設(shè)備之間的新連接。該產(chǎn)品可以確定設(shè)備的電源需求并提供必要的電流。此外，還可確定設(shè)備是否為數(shù)字音頻附件，以便可以向微控制器發(fā)出信號(hào)，通過(guò) USB Type-C 端口提供數(shù)字音頻。它可以與 USB 設(shè)備協(xié)商，以確定電源需求為 USB 默認(rèn)值（高 900 mA）、USB 中電流（高 1.5 A）還是 USB 高電流（高 3.0 A）。