USB-C线缆高功率应用与安全保护方案技术研讨会回顾

前言

充电头网将在12月8日举办2022  USB-C 线缆高功率应用与安全保护方案技术研讨会全球线上直播，此次直播活动中，邀请到了数位 USB -C产业的技术专家和  USB -C产业的资深从业人员，互相交流USB-C线缆技术和USB-C线缆来的发展趋势，帮助USB-C线缆企业抓住新的市场增长点，加快新品上市，抢占市场先机。

随着USB PD&Type-C快充市场发生巨大变化，与欧盟有关统一便携智能设备充电接口的法案通过，迫使所有在欧洲销售的电子设备具有USB-C端口，推动了整个USB-C产业的发展，减少不必要的线缆和充电器的生产，降低电子垃圾的产生，USB-C线缆的市场统一，有助力实现双碳目标的和绿色可持续发展，最终实现社会价值和经济价值的共赢。

下面为大家带来部分直播的精彩回顾：

魏明担任中国信通院 泰尔终端实验室 USB技术部门副主任与USB-IF认证实验室（SAICT）负责人，USB Device及USB Cable Connector 授权认证工程师。从事USB-IF兼容测试认证相关工作15年，参与BC1.2、YDT-1591、Type-C及PD等多项测试规范和测试工具开发工作，拥有丰富的USB产品认证测试及调试经验。

USB的供电规格发展历程，从最早的使用多种接口的USB2.0到统一的Type-C接口的PD协议，功率从2.5W提升到240W，除了设备的充电能力提升，数据的传输速度也在提高，其应用范围也在不断扩大，从一开始的手机领域到笔记本、手持设备、电动自行车等领域的应用，加快USB PD3.1/USB4线缆的普及。

PD3.1的保护规范，从PD协议的设置上，有严格的EPR模式的进入和退出机制，只有进入到EPR模式后才能支持20V以上的电压，进入EPR后，全称进行KEEP Alive监控，如果一个2.25-0.5秒内发现异常则会在几百毫秒到1秒内进行复位，退出EPR模式，保护用电设备的安全，因此使用经过验证的USB PD3.1线缆会更安全。

易冲卢鼎鼎 ：Type-C高功率应用方案保护方法小创新

成都市易冲半导体有限公司 协议AC/DC产品线Marketing  卢鼎鼎先生，主要负责产品线的管理，新物料定义以及产品推广等工作。之前就职台资半导体大厂，长期从事快充类技术支持，有着丰富的产品经验熟悉快充领域。

成都市易冲半导体有限公司提到传统的解决方法都是提高IC的耐压值，从3.3V到20V的最高耐压值提升到28V、36V，但成本会显著增加，选择更好的线材、增加产品的防护器件和提高IC单体ESD防护能力，但易冲的方案远不止如此。

易冲半导体CPS8821最新系列IC可以提供更好的解决办法，通过对线材温度的检测机制，通过友好的GUI界面档位可选，实现高温发送Hard Reset命令，来使充电器断电保护。通过视频演示，高温给线材两端的E-Marker加热，温度上升到达设定点后，电压开始掉电打嗝保护，温度降低到恢复点后，充电回归到正常状态。

深圳市高特微电子有限公司是一家专注于线路保护类器件和绿色能源方案设计、生产及营销一体的国家高新技术企业。王海青先生是深圳市高特微电子有限公司总经理，从事半导体行业工作20余年，多次与国际半导体公司合作。

对于PD充电器的ESD防护器件选择，根据具体情况，高特可提供多种方案，以上列举的为基础方案，采用SOD-523、SOD-323、DFN1006等三种封装外形的ESD单管，工作电压覆盖5V、12V、15V、18V、24V，单/双向均有，保证高效的性能和减少产品的成本。

基于不同客户的应用需求，高特提出了PD快充静电防护进阶方案--四合一PD快充充电器静电防护方案（进阶篇），相较于目前PD快充充电器静电防护单ESD方案（基础篇），该方案仅需单点接地PCB布线更加简单、大大减少了静电防护器件在PCB板上的占板面积、减少了3次贴片次数，降低器件本身和贴片的成本。

响应PD快充对静电防护的精细化要求，尤其是同一Type-C端口存在两种电压防护的需求，高特提出了PD快充静电防护创新方案--四合一PD快充充电器静电防护方案（创新篇）。相比基础篇的单ESD方案，创新篇拥有更高的集成度和更多设计与更强的防护能力，保证产品拥有非常好的静电防护能力，同时减少元件数量，满足轻薄产品的使用。

潘浩先生硕士毕业于华南理工大学，曾在德州仪器工作3年，之后投身国产半导体事业，目前是慧能泰半导体公司华南区和eMarker市场的销售经理，在eMarker的USB-C线缆应用市场有着丰富的经验与独到见解，并对USB-C线缆的技术发展趋势有深入研究，获得1项国内发明专利授权。

在USB PD3.1规范制定过程中，USB PD的work group花了大量的时间与资源讨论VBUS母线电压提升后的带来的安全问题，例如拔出产生的电弧、限功率电源（LPS）、连接器和线缆的安全距离等问题。USB-C线缆存在针脚间距过小的问题，容易受到粉尘、液体等污染物的影响形成微短路，从而产生安全隐患，USB-C接口的充电线引脚间距为0.5毫米，比USB-A中的2.5 毫米紧凑了不少，因此USB-C线缆的保护必不可少。

“一线双芯”（HUSB332C）的USB-C线缆的过温保护解决方案示意图与实物图，更加简单高效的了解“一线双芯”线缆的过温保护的布局。慧能泰推出商用集成过温保护功能（OTP）的eMarker芯片HUSB332C，采用DFN2×2-6L封装工艺，有效减少芯片占地面积，符合 USB PD3.1、USB Type-C 2.1的标准，支持雷电4及向下兼容雷电3，支持宽幅电压2.7V-5.75V工作。并且支持 4 次烧录、CC 烧录、用户加密命令、集成过温保护（OTP）功能的4个特殊功能。增加线缆的定制功能和保障线缆安全。

慧能泰推出的新款支持UFCS协议的eMarker—HUSB335芯片，采用更小的占地面积的HFBP 1.6x1.6-6L封装工艺，支持更多的功能和拥有更低的功耗，方便厂商的各种应用与设计，助力UFCS协议线缆市场的繁荣发展。

郑忠飞，浙江江山人，2006年毕业于西安电子科技大学，目前任职于深圳市富临通实业股份有限公司市场总监，主管产品应用及市场营销工作，曾在德赛任职6年，历任产品研发，工程师，主管。对BMS电池管理、线材过温保护解决方案等领域有深入研究。

Bourns KK在2019年推出最小尺寸的贴片温度开关：SC系列 Mini-Breaker，可以满足140W以下的线材温度保护需求。温度保护器件Mini-Breaker动作原理是周围温度上升或者电流异常放大，使摇臂发热并达到规定温度时，将引起双金属片反转，抬升摇臂，使触点部弹开，断开电路。电路断开后，其内部的陶瓷PTC发热，使其保持断开状态。增加过温保护功能的线材在日本十分普及。

带有Mini-Breaker和不带Mini-Breaker的测试对比，在9V输入的条件下，带有SC的线材在25秒左右启动了保护机制，有效防止了线材过温问题。线材过温会导致消费者的权益或人身受到伤害，严重的导致烧伤、火灾，制造商不必要的损失和售后成本，因此建议厂商生产的线材中加入Mini-Breaker，消费者尽量选择带有Mini-Breaker的线材。

从2017年9月第一条带有过温保护的数据线开始，Bourns KK已经研发出多款Mini-Breaker，为过温保护线材的普及保驾护航。富临通作为Bourns中国区的代理商，同时作为一家专业的电子元器件和方案、模组供应商，一直秉持着Bourns的高要求、高标准的态度，为中国的线材的温度保护器件拥有更好、更完善的产品与减少中国充电市场因线材发热和短路造成的不必要损失而努力。富临通坚信好的温度保护器件会给充电制造业带来更多的潜在好处。

广芯微电子（广州）股份有限公司深耕PD市场8年，销售经理 沈玮先生 提到熟悉从芯片原厂到3C配件生产商到最终用户整条PD产业链，贴近用户从用户体验出发的方案才是好方案。

PD3.1 Emark 彩屏数显线的主芯片为UM3506，利用UM3506的高集成度，可实现线材的更多功能，可以支持多种DIY，包括UI界面定制、添加实体按键、屏幕DIY等，同时配备节能与睡眠模式，满足待机能效要求。可以让更多的用户能够看得见的电流、电压、LOGO等实时中英互动显示，增强用户交互效果。

在快充线上搭配智能彩屏，实时看到当前的运行状态，可以吸引更多用户的选择。开机首屏可以定制图片同时产品内部可以加持多种智能化功能，可扩展到其他设备上使用，更加方便厂商推广，增加产品的可玩性，拉进用户、产品、厂商的交互距离。

随着PD3.1标准的推出，各大手机厂商也纷纷推出自己私有协议快充推高手机快充功率来做为卖点，对用户来说能看见的快充能更加贴近用户侧使用感受，看的见的快充才是真快充。因此广芯微电子利用UM3506芯片资源上的优势，推出了一系列数显线方案供各大配件生产厂商选择，支持多种接口和协议，满足PD3.1、PD3.0的规格的多种模式，支持持续升级和灵活扩展，适配多种产品的应用。

和宏实业林柏甫： USB TYPE C ACTIVE CABLE 探索

深圳市和宏实业股份有限公司 技术部高级经理 林柏甫拥有线材组装相关行业约20年经验 。曾任职于线材组装的多家公司，如佳必琪国际股份有限公司 、东莞永大电子股份有限公司、东莞林发电子股份有限公司 、Amphenol Tel-AD Co ，曾建立高速线材实验室与研发部门 ，消费类或特殊线材产品进行组装开发并导入量产的相关经验.。在SPF 、SAS 、HDMI 等高速线材具有多年的组装开发经验 。 

USB ACTIVE CABLE因其高速的传输数据的同时可以传输电能，达到反向充电的效果，因此USB ACTIVE CABLE的应用几率会不断增加，一线投屏可满足例如设计师看图、多人分享、超清大屏娱乐、临时补电等多种需求，相比传统的单一数据线，有更多的优势。

传统的铜线传输存在一定的损耗，例如USB 4的线缆在市场上售卖的长度基本为1M，如果需要1M以上的则需要一个放大器在线缆里面，就会延长一定信号传输长度。

和宏在探索USB ACTIVE CABLE时针对以上问题，通过3种方案来深入研究，第一种Re-driver方案是透过晶片直接方案，对信号过滤和线材质量要求较高。第二种Re-timer方案，通过时钟恢复功能和增加EQ，有效解决信号抖动问题。第三种Re-timer with DFE方案也是成本最高的方案，除了具备以上方案全部功能意外，集成判决回馈均能功能，能够有效减少接受高速线缆中的杂讯问题，目前主流使用的仍是第一种方案。

充电头网总结

由充电头网举办的 USB-C 线缆高功率应用与安全保护方案技术研讨会，邀请了数位 USB -C领域的技术专家和诸多厂商与工程师讨论与分享了有关USB-C 线缆过温问题解决方案的最新技术突破和未来展望。其中关于USB-C 线缆的多领域的应用、强制标准、传输方式以及存在的应用质量问题探讨。

本次USB-C 线缆高功率应用与安全保护方案技术研讨会有多种USB-C 线缆过温保护的新方案与改进方案，为了最大化的使用USB-C 线缆，各个厂商都提出了自己独到的见解和解决方式的基础上，增加USB-C 线缆的DIY定制功能和增强用户与产品的互动，扩大了USB-C 线缆在各种场合的应用范围。

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