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USB PD3.0快充標準迎來最新的升級，新的PD3.1快充標準將支持48V電壓輸出，充電功率同步提升至240W。 USB-IF協會發布了USB PD3.1快充協議標準，并更新其中有關供電能力的內容，快充協議中分別定義標準功率范圍（Standard Power Range）最大充電功率保持100w不變，以及擴展功率范圍（Extended Power Range）新增 28V、36V、48V 三個電壓，所對應的電流均為 5 安培，因此最大輸出功率從 100W 擴展至 240W。如下圖一所示。

表一、 Fixed Voltage Power Ranges

USB PD3.1規范的推出，未來不會僅局限在于個人電腦、筆記型電腦、平板及智慧型手機等消費型的應用，將會帶領USB PD快充進入一個更大的市場，比如電動工具機或兩輪電動車等領域。而USB PD3.1主要是建構在USB Type C的實體接口上，除了可以將傳輸速率最高提升到40Gbit/s，而且還可快速充電，最大供電為240W。此接口在系統上是外露給使用者隨時可以插拔的接口，使用者最普遍的應用就是隨插即用、隨拔即關，然而這個熱插拔動作卻也經常是造成電子系統工作異常、甚至造成USB Type C控制元件毀壞的元兇，因為靜電放電(ESD)等暫態雜訊就是來自這個熱插拔動作。在熱插拔中，由于接口端的訊號線可能已經帶電，這個帶電的電纜在接觸系統時將造成放電行為，這種事件即為靜電放電現象會對系統產生嚴重破壞，一般稱這種現象為直接放電。目前在系統的靜電放電測試上，越來越多的廠商要求以Direct-Pin Injection方式測試產品，以此來模擬系統在用戶端使用時所遭受到ESD事件。

除了原先必須通過IEC61000-4-2針對機殼的靜電測試規范外，有越來越多品牌廠商已經規范其產品的USB Type C連接器需以Direct-Pin Injection方式測試，甚至部份品牌要求在±8kVESD轟擊的條件下，系統必須在不受任何影響之下通過測試，以此來模擬產品售后熱插拔時可能遭遇的直接放電事件。因此，使用保護元件于USB Type C介面來防止ESD事件對資料傳輸的干擾是絕對需要的。圖一為Direct-Pin Injection測試設置。

圖一、 Direct-Pin Injection測試設置

另外由于電子產品已迅速深入全球各個角落，但許多偏遠地區因基礎建設不佳，或是氣候極端的影響，電子產品遭受EOS(Electrical Over Stress)突波的機率大大提高，所導致返修率也隨之提升。 EOS通常產生于AC/DC電源干擾、電源雜訊或熱插拔等事件，而目前EOS測試的標準主要是采用IEC61000-4-5的規范，測試電壓波形為1.2/50μs，電流波形為8/20μs。部分品牌廠除了制定內規的ESD Direct-Pin Injection方式測試外，還會額外增加EOS Direct-Pin Injection方式測試。圖二為EOS Direct-Pin Injection測試設置。

圖二、 EOS Direct-Pin Injection測試設置

對于USB PD3.1的介面而言，在選擇ESD/EOS保護元件時必須考慮到：

1. 最重要的參考參數是ESD and EOS clamping voltage：ESD/EOS保護元件若要能對系統提供有效保護，除了防護元件本身要能承受夠高的ESD/EOS轟擊外，還需要考慮鉗制電壓是否夠低，使得ESD/EOS的能量能被鉗制在更低的電壓以防止系統內部電路受到損毀，此鉗制電壓是判斷ESD/EOS保護元件對于系統電路保護效能最重要的參數。

2. 此介面可提供快速充電需求，分別可以支援5V/9V/15V/20V/28V/36V/48V等不同電壓。充電時因頻繁的熱插拔動作可能在電源線上產生頻繁ESD/EOS威脅，因此需在系統上采用更加完善的外部突波ESD/EOS保護方案設計。

晶焱科技擁有先進的ESD/EOS防護設計技術，特別針對USB PD3.1的防護需求，推出不同電壓的ESD/EOS防護元件。如下圖三所示。

圖三、 USB PD 3.1 Solution

此接口可提供快速充電，在電源端需選用一顆ESD/EOS的防護元件，依據設計的電壓來選用合適的ESD/EOS元件來保護，就可以保護此接口不受ESD/EOS的威脅，圖四即為完整的USB PD3.1介面的ESD/EOS解決方案保護線路。

圖四、 USB PD3.1介面的ESD/EOS解決方案保護線路

審核編輯黃宇