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维安 USB PD 2.0 过流保护方案及其选型介绍

在前面有一期我们介绍了USB 电力传输的发展趋势(具体见USB 电力传输发展趋势),目前最新的USB电力传输规范( USB PD 2.0)规定了USB最高可传输100W (20V/5A)的电力(详细的功率配置方案如图1所示)。对于新标准的电压和电流等级,目前现有的USB过流保护方案已经不能满足要求,作为在电路保护领域有着几十年研发、制造和应用经验的长园维安,开发出了满足USB PD 2.0 不同电压、电流等级的过流保护元件——PPTC,下面将对于USB PD 2.0 的过流保护PPTC的应用及其选型要点作下介绍。

图1

USB PD 2.0 过流保护PPTC

下表中为长园维安针对USB PD 2.0 新开发的过流保护PPTC,从表中可以看出对于USB PD 2.0 不同的功率配置方案,均有满足要求的PPTC可供选择。

表1

 

PPTC应用

PPTC串联于输入端和被保护的电路之间(如图2所示)。

图2

PPTC选型要点

在选型的时候需要注意以下几点:

1)保护电路中最大电流

   PPTC是电流型元件,保护电路中的正常工作电流、最大电流、是否有浪涌等都是影响PPTC选型的关键因素,所以在选型之初,保护电路中的电流情况需要明确。

2)最大工作温度

   PPTC是温度敏感型元件,其保护电流会随着温度的上升而下降,为了保证电路在不同温度下都能正常工作和安全保护,电路的最大工作温度需要明确。

3)工作电压

   PPTC和普通的电子元器件一样有最大工作电压的要求,超过其最大工作电压可能会发生烧片等情况发生,到时PPTC不但不能起到保护的效果反而会影响到电路的安全。USB PD 2.0 规定了从5V-20V不同的电压等级,在选型的时候务必要确定工作电路的电压等级。

4)响应时间

   PTC在电路中起保护电路的作用,其响应时间(发生异常情况到断开电路的时间)是关系到被保护电路和元器件是否能被及时保护而不损坏的重要指标。考虑到不同厂家对于被保护电路和元器件的保护时间会有所不同,所以在选型的时候响应时间需要被考量。

5)直流阻抗

   在以前USB传输电流比较小时,PPTC上的电压降不会影响后续电路的正常工作,但随着USB 传输电流的增大,PPTC上的电压降足以影响后续电路的正常工作,在选型时PPTC直流阻抗需要被重视。

如果选型的时候没有充分考虑上述几点,那么在正常使用时极有可能发生误动作或者在需要保护的时候没有保护等情况发生,所以为了避免以上情况的发生,在选型的时候一定要严格注意以上几点。

 

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