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考量USB Type-C 28V_VBUS 可能誤觸CC/SBU條件下的ESD保護方案: AZ5H45-01B

2026/08/02

USB-IF協會發佈的USB Type-C標準傳輸介面,一推出就迅速獲得消費市場與產業界的廣泛採用。USB Type-C介面具備小型化設計與正反可插特性,不僅支援高速數據傳輸,同時也整合了供電功能。目前主流設備所支援的PD 3.1協議,最高可達48V / 5A的供電能力;在數據傳輸方面,USB Type-C更可支援最高USB4 80Gbps的高速傳輸,並兼容DisplayPort(DP)等影音訊號。


  因USB Type-C具備體積小(僅8.6mm × 2.6mm)、功能整合度高等優點,但其24pin的高密度設計,也帶來潛在風險,如下圖一所示。在實際應用中,由於PIN與PIN的間距極小,容易發生短路、錯位或誤接觸等情況。其中最嚴重的風險在於:當VBUS提供28V直流電壓時,若誤觸CC或SBU腳位(其正常工作電壓約為5V或3.3V),可能導致後端IC燒毀或TVS元件損壞。


圖一. USB Type-C端口腳位短接示意圖

圖一. USB Type-C端口腳位短接示意圖


因此,在USB Type-C介面防護設計中,除了ESD(靜電放電)與EOS(電氣過應力)防護外,還需額外考量VBUS誤觸CC/SBU時的系統安全性。


針對此類失效模式,許多消費電子品牌已要求在CC與SBU端口加入直流耐壓測試,即施加28V直流電壓來驗證產品可靠性。目前常見的設計方式為:在USB Type-C接口附近配置TVS二極體,並於後端搭配已整合OVP(過電壓保護)功能的PD控制晶片,以提升整體防護能力。


然而,若仍採用傳統VRWM = 5V的TVS,將無法通過28V直流耐壓測試;需改用VRWM ≥ 28V的TVS,則會因其箝制電壓(VCL)偏高,導致ESD/EOS防護效果下降,甚至影響整機ESD測試(如Pin Injection)通過率。因此,市場對於「兼具高耐壓與低箝制電壓」的TVS解決方案需求日益增加。


針對此應用需求,晶焱科技推出AZ5H45-01B專用保護元件,如下圖二所示。

該產品與傳統5V TVS不同,其逆向崩潰電壓(VBV)設計於>32V,確保在28V直流測試條件下不會觸發導通,避免因持續能量而導致元件損壞。同時,其在8kV ESD條件下的箝制電壓僅約10V,可有效提升系統通過ESD測試的能力。此外,該元件具備6.5A(8/20μs,IEC61000-4-5)浪湧承受能力,提供系統良好的EOS防護。


圖二. USB Type-C CC/SBU專用保護元件AZ5H45-01B

圖二. USB Type-C CC/SBU專用保護元件AZ5H45-01B


AZ5H45-01B能夠實現低箝制電壓的關鍵,在於其導通後具備約6V的snap-back保持電壓(Vhold)。此特性在降低箝制電壓的同時,也避免影響CC/SBU訊號,降低Latch-up風險。晶焱科技將其標示為VRWM = 5V,有助於工程師在選型時避免誤判並提升設計安全性。


在封裝方面,AZ5H45-01B採用0201超小尺寸,具備高度佈局彈性,符合裝置小型化趨勢。針對USB4全功能應用,晶焱科技亦提供完整保護方案,包括:用於高速訊號線的超低電容TVS(AZ5B9S-01F)、適用於CC/SBU並可通過直流耐壓測試的AZ5H45-01B,以及用於VBUS高浪湧防護的AZ4528-01F / AZ4728-01F


隨著USB Type-C介面的普及與應用場景多元化,設備的失效率與返修率也隨之上升。因此,在系統設計階段,除了基本的ESD與EOS防護外,亦需納入直流耐壓等極端條件考量。晶焱科技提供多樣化的保護元件選擇,協助客戶提升產品可靠性、降低維修成本,並強化整體系統的抗擾能力,讓產品更受到消費者的喜愛。


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