Todd Phillips（Littelfuse公司 电子事务部）
摘要：契合USB-PD和USB Type-C标准的快速充电器和电缆可支撑高达100 W的充电功率，因而，规划者需求考虑与电缆到设备衔接处的电源和温度办理相关的安全问题。紧凑型的PolySwitch setP数字温度指示器是为维护USB-C电缆免受过温情况影响而开发的最新器材之一。
关键词：USB Type-C；USB-PD；充电
导言
电缆到设备的衔接或许会积累污染物，导致它们快速升温，然后简略损坏或破坏电缆和移动设备。解决办法：更好的电路规划和温度监控。
虽然智能手机和其他移动设备的无线充电越来越遍及，但充电线不太或许很快彻底消失。这是由于有线充电为某些用户供给了逾越无线充电的明显优势——首要是有线充电供给了更快的充电速度。
USB开发者论坛（USB-IF）开发的USB供电（USB-PD）和USB Type-C衔接器以及电缆组件标准是最新一代有线充电处理方案的中心。USB供电标准经过单根电缆供给更灵敏的电力传输和数据，完成了USB的最大功用。
契合USB-PD和USB Type-C标准的快速充电器和电缆可支撑高达100 W的充电功率。依据所触及的设备，这意味着他们能够比无线充电器更快地为手机或其他设备充电。带有满意长电缆的有线充电器还答应用户在充电时与他们的设备坚持互动，这关于常常使用手机的人来说是一个首要优势。
虽然这些长处对用户很重要，但关于规划人员来说，考虑与电缆到设备衔接处的电源和温度办理相关 的安全问题相同重要。假如没有恰当的电路规划（包括温度监测），电缆和衔接器或许会在衔接内部积累污染物，导致它们快速升温，然后简略损坏或损坏电缆和移动设备。
1 USB Type-C有线充电的基础知识
在任何充电体系中，三个独立的产品有必要一起工作——正在充电的设备、电缆和充电器。USB Type-C（或USB-C）电缆具有一个或多个对称（因而可逆）24针衔接器。USB-C充电器的一端有一个AC插头（用于刺进墙上插座），另一端是带有USB-C衔接器的电缆（用于刺进要充电的设备）或用于刺进在USB-C电缆中的USB-C输出端口。
从安全视点来看，USB-C电缆有必要能够承载恰当的电压和电流。关于带有外加电缆或固定电缆的充电器，电缆有必要能够承载充电器的最大输出电压。带有USB-C插头的电缆有必要能够承载21 V电压和至少3 A的电流。带有特别电子符号IC的电缆可承载5 A的电流。放置在电源途径中的任何器材，尤其是维护器件，也有必要能够接受这些电压和电流。
2 USB-C充电损坏的本源
USB-C衔接器的引脚距离为0.5 mm——比USB Type-A衔接器中的2.5 mm引脚距离更严密。这种更紧凑的距离明显增加了或许导致发热的毛病风险。当衔接器针脚变形或变脏，金属颗粒、头发或其它碎屑卡在USB-C电缆衔接器中时，或许会发生电源线到地的阻抗毛病。即便仅增加很小的电流时，这些阻抗毛病仍或许导致风险的温升。损坏电缆和设备，乃至引起火灾的情况现已被报导（图1）。
维护USB电缆免于过热的传统办法包含在VBUS电源线上放置聚合物正温度系数器材（PPTC）或微型断路器（也称为热断路器）。所挑选的器材将被放置 在衔接器内部的印刷电路板上，以感测由阻抗毛病引起的温度升高。
但是，当企图维护高达100 W时，运用这种办法或许会对规划工程师形成应战。在电源线路中增加保护设备的一个缺陷是：其电阻，即便仅仅毫欧姆的电阻，也会形成有用功率丢失，使制造商更难满意强制性的功率要求。
USB-C衔接器的封闭性也会使其很难装置维护装置。适用于维护60 W充电器的PPTC一般运用1210（3.2 mm×2.5 mm）的封装，而小型断路器一般更大。用来维护100 W的PPTC和微型断路器需求更大的封装。此外，微型断路器的机械结构相对较弱，电缆拼装进程有或许使其所用的双金属片资料变形，这将阻挠它们对热毛病供给维护。
3 新方位的新维护设备
处理这些缺陷的一种办法是将一款不同类型的 维护器材放置在USB-C衔接器的数据线（CC）上， 而不是VBUS线上。紧凑型（2.0 mm×1.2 mm）的PolySwitch setP数字温度指示器（图2）是为维护 USB-C电缆免受过温情况影响而开发的最新器材之一。setP器材感应到温度升高，然后“告警”使体系封闭电源。
由于电压高于标准中规则的值，充电体系以为电缆现已脱离，因而充电体系经过VBUS线封闭电源。这能够防止衔接器，电缆和设备充电过热。一旦用户断开电缆并从衔接器中铲除碎屑，电缆就能够康复正常操作。
凭仗紧凑的0805（2.0 mm×1.2 mm）封装，setP器材比过去在此使用中的大多数其它处理方案至少小30％。它们刚性的物理结构还使它们能够牢靠地接受现代电缆拼装和成型操作。它们十分合适用于USB-C充电线，USB供电充电和带有USB Type-C充电线的充电器。
4 定论
USB-C电缆为用户供给了一种快速，简略的方法来为移动设备充电和传输数据。现在，跟着温度指示 新处理方案的开发，他们能够确保该进程也将愈加安全。
作者简介：
Todd Phillips，全球商场司理，于2006年参加Littelfuse，现在的事务重点是数据中心和云设备、LED照 明以及移动和可穿戴商场的笔直细分商场活动。
（注：本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第8期第33页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。）
