USB Type-C 和 USB PD 高電流實現(xiàn)

除了影響所有 USB 系統(tǒng)的 ESD 風險外，USB Type-C 還導(dǎo)致了一些特有的故障模式。這些模式由兩種因素共同影響造成：USB PD 高功率輸送和緊湊的幾何形狀。如果傳統(tǒng) USB 系統(tǒng)采用 USB 2.0 或 3.0 通信協(xié)議，則可以使用 USB PD 實現(xiàn)高功率輸送。然而，傳統(tǒng) USB 連接器(圖 1)對幾何形狀的要求并不那么嚴格，在一定程度上降低了非 USB Type-C 應(yīng)用的故障風險。

圖 1：USB Type-C 的普及一定程度上歸因于其緊湊、可反轉(zhuǎn)的連接器。而缺點是引腳間距小于像 USB Type-A 之類舊版 USB 連接器。Type-C 引腳間距減小，導(dǎo)致短路概率增大。

USB Type-C 連接器的引腳間距僅是 Type A 連接器的四分之一。當引腳間距減小后，在高電流/電壓條件下，扭轉(zhuǎn)電纜或拔下連接器時會導(dǎo)致災(zāi)難性短路概率增大。連接器內(nèi)的碎屑堆積可能造成類似的災(zāi)難性后果。此外，Type-C 的普及促成了大量第三方電纜和電源適配器。其中多數(shù)無法適應(yīng) USB Type-C 和 USB PD 標準支持的高電流。與其他版本的 USB 技術(shù)相比，緊湊型連接器的機械應(yīng)力、碎屑和不合規(guī)電纜，以及高電流/電壓增加了 USB Type-C 系統(tǒng)短路的風險。如果連接器的相鄰引腳 VBUS 和 CC 或 SBU 之間發(fā)生短路，下游電路可能會受到 20 V 浪涌電壓的損壞(圖 2)。

圖 2：USB 插座(未顯示所有引腳)剖面圖說明了 CC(連接/配置)引腳與 SBU(邊帶/音頻適配器附件配置/需定義的附加功能)引腳相鄰于總線電源 

PD 控制器的短路風險特別高，因為器件直接連接 CC 引腳并且設(shè)計最高運行電壓為 5 V。由于在 USB PD 期間，PD 控制器負責協(xié)調(diào)充電器和被充電裝置之間的最大電流和電壓電平，因此保護好這些器件非常重要。PD 控制器損壞引起的 USB PD 異常運行，可能成為安全隱患。例如，未受保護的壁式適配器發(fā)生短路時，會導(dǎo)致下游 PD 控制器受損(圖 3)。

圖 3：故障壁式適配器可能會在 VBUS 和 CC 引腳之間短路，使下游 PD 控制器面臨 20 V 的電壓傷害。