防止汽車USB電路電池短路故障——第1部分

　　汽車制造商繼續(xù)把信息娛樂系統(tǒng)作為多媒體體驗的延伸。 USB接口一直是信息娛樂架構(gòu)的基本要素，因此制造商已讓這種原本以消費者為中心的接口接受更嚴(yán)格的保護(hù)要求。其中需要防止組裝、制造或維護(hù)過程中車輛用蓄電池發(fā)生短路。例如，當(dāng)將機(jī)頭單元連到不同連接模塊的長線線束受損，可讓所有引腳短路至12V汽車蓄電池。其他潛在的失效機(jī)理包括使用不符合要求的適配器、電纜或充電器；USB連接器或電纜的力學(xué)扭曲；或任何進(jìn)入連接器，并將數(shù)據(jù)線短接到VBUS的碎屑。

　　在由兩部分組成的系列的第一部分，我將舉例說明，防止USB電路電池短路故障的最佳途徑。在我的下篇博文中，我將延伸說明優(yōu)化您的汽車USB防電池短路設(shè)計的最佳途徑。

　　當(dāng)設(shè)計防電池短路USB 時，始終牢記三個主要方面：

　　· 保護(hù)解決方案的帶寬。

　　· 鉗位電壓和響應(yīng)時間行為。

　　· 過流和短對地特性。

　　過去，不可能找到一個可解決所有三個方面的USB 2.0防電池短路解決方案，但TI新型防電池短路保護(hù)設(shè)備的TPD3S714-Q1系列可以幫助解決這些常見問題。

　　帶寬

　　信號完整性是設(shè)計工程師在汽車USB應(yīng)用中遇到的最大挑戰(zhàn)之一。由于USB 2.0支持高達(dá)480Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，添加到電線的任何少量電容都會扭曲信號，造成數(shù)據(jù)傳輸失敗。這會讓設(shè)計師在尋找解決方案時的任務(wù)變得復(fù)雜，不僅要防止靈敏電子產(chǎn)品受到高電壓和電流尖峰影響，同時要保持最佳的信號完整性。

　　TPD3S714-Q1是用于USB連接器的VBUS和數(shù)據(jù)線防電池短路、短路和靜電放電（ESD）的單芯片解決方案。集成的數(shù)據(jù)交換為最小的信號衰減提供了兩倍高的帶寬，同時提供高達(dá)18V的防電池短路保護(hù)。圖1是插入損耗圖，突出采用1GHz-3dB帶寬的高速數(shù)據(jù)交換。

　　圖1：TPD3S714-Q1數(shù)據(jù)交換差動帶寬

　　您可使用眼圖分析線路電容對帶寬的影響。測量最小和最大電壓電平以及抖動可能暴露USB數(shù)據(jù)線傳輸中的任何問題。高1GHz帶寬允許USB 2.0高速應(yīng)用。高于720MHz帶寬的少量裕量也有助于在汽車USB環(huán)境中維持常見的帶長系留索的清晰USB 2.0眼圖。圖2為USB 2.0眼圖的一個示例。

　　圖2：TPD3S714-Q1的USB 2.0眼圖