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在隨插即用的世界中提供連接埠的防護功能

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作者:電源介面與音訊事業部總監 John Fang,Diodes Incorporated

 

我們生活在一個隨插即用的世界裡,似乎可以隨意連接電子裝置或中斷連接,無需擔心兩種裝置連接時是否會發生問題。當然,這是一個透過各種標準推動的世界;就是這些標準讓製造商做出的產品能在連接時共同運作。但這也是一個可能遭到濫用或無意間誤用的世界。

成功的一套標準,或許就是通用序列匯流排 (USB) 了。一開始是連接 PC 與周邊裝置的便利解決方案,現在已經發展成為能支援種類極為廣泛的產品,其中許多產品是透過 USB 連接埠來供電,而且經常無需使用 USB 匯流排的通訊功能。

當 PC 等電氣裝置同時做為周邊裝置的電源時,就會產生設計上的額外考量。設計人員需要思考的是,如何以安全可靠的方式為裝置本身及周邊裝置供電。由於現今 USB 連接埠十分普及,因此,在設計產品時利用各連接埠提供的 5V (可高至 5A) 電力已成為普遍做法。做為「熱插拔」技術,在連接裝置和中斷連接裝置之前,不需先行隔離 USB 連接埠的電源,這種便利性也助長了 USB 連接埠的流行。

雖然裝置都會有應符合的標準,但對於設計不良的產品來說,就算符合標準也無法提供適當的保護。只要具備正確接頭,任何裝置都能插入 USB 連接埠,而供電裝置可能因選擇了不良設計而受到影響。

USB 標準之所以簡單,部分原因在於,供電之前裝置間無需先交換資訊;也就是這項功能,讓燈光或風扇等裝置能透過 USB 連接埠運作。會這樣的原因非常簡單;如果在供電之前要先進行交握,周邊裝置中就必須備有另一個電源,才能支援裝置彼此進行通訊。這個需求的確有可能透過 NFC 或 RFID 等非接觸式通訊標準來滿足,但實際上並沒有機會加入這麼劇烈的變動。

這種簡單性所付出的代價就是有可能發生故障。舉例來說,裝置可能會要求過多的電力,或在供電接腳之間產生短路;裝置甚至可能將來自外部的電力轉送回 USB 連接埠,導致供電裝置接觸到反向偏壓。製造商防止這類故障的方式,就是使用專為這項工作設計的電源開關。

適合的解決方案需提供多項功能,包括可自動回復的過電流、短路與過溫保護機制,以及反向電流和/或電壓的防護功能。理想上,解決方案也能提供寬廣的輸入電壓範圍,因為是電源開關,所以超低的導通電阻可以將功率損耗降到極低。緩啟動功能可確保輸出電壓具備合理的上升時間,以便同時保護來源與負載;同時,具備針對任何浪湧電流提供一定程度保護的功能,就能將假故障狀態減到極少。

Diodes 的 AP22811/22804/22814 系列電源開關 提供了上述所有功能,還包括更多其他的功能。這些裝置為 USB 連接埠的防護提供了理想的解決方案,可提供 2.0A、2.5A 或 3.0A 的電流,而 RDS(ON) 只有 50mΩ。這些產品提供了高效率和絕佳保護,能確保隨插即用擁有樂觀的長遠未來!

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