Микросхема DIO5010: защита сигналов интерфейсной шины USB от перенапряжения
Появление таких стандартов, как Quick Charge, USB Power Delivery и другие, сделало нашу жизнь комфортнее, поскольку позволило значительно сократить время, затрачиваемое на заряд аккумулятора смартфона, ноутбука и прочих мобильных устройств. Однако повышенное напряжение, обеспечивающее процесс быстрой зарядки, несет в себе угрозу для линий данных интерфейса USB (DP и DN) в случае их короткого замыкания на шину питания (VBUS). Такая ситуация может возникнуть, например, из-за неисправного кабеля или интерфейсного разъема, а также при пробое защитных элементов, расположенных около USB-порта со стороны хаба.
Для решения данной проблемы могут использоваться дискретные элементы, однако такой подход значительно увеличивает место, занимаемое интерфейсной частью схемы на печатной плате. Поскольку в портативных мобильных устройствах это неприемлемо, компания Dioo Microcircuits разработала микросхему DIO5010, предназначенную для защиты линий данных от повышенного напряжения и выпускаемую в сверхкомпактном корпусе.
Основой микросхемы DIO5010 является высокоскоростной двухканальный выключатель (Switch), который в случае аварии позволяет оперативно разомкнуть интерфейсные линии DP/DN и отключить чувствительные цепи устройства от источника опасного напряжения.
Сигнал неисправности формируется компаратором (OVP), непрерывно контролирующим состояние интерфейсных линий и сравнивающим его с опорным напряжением VOVP. Данный сигнал используется для управления внутренней логической схемой изделия (Control Logic), осуществляющей размыкание двухканального выключателя. Благодаря быстродействию внутренних узлов микросхема DIO5010 позволяет достаточно оперативно отключить устройство от источника аварии, тем самым гарантируя его безопасность и возвращение к дальнейшей работе.
Основные характеристики микросхемы DIO5010
Как видно из данной таблицы, эти микросхемы имеют достаточно широкий диапазон рабочих частот: типовое значение их полосы пропускания по уровню -3 дБ составляет примерно 1,3 ГГц.
Очевидно, что этого вполне достаточно для работы с интерфейсом стандарта USB2.0, в котором скорость обмена данными не превышает 480 Мбит/с даже в режиме High-Speed. Таким образом, микросхемы DIO5010 эффективно предотвращают задержки в канале связи и снижение скорости передачи информации, вызванные недостаточной полосой пропускания замкнутого ключа, что характерно для многих традиционных защитных схем на дискретных компонентах.
Максимально допустимое напряжение, которое может присутствовать на выводах DP и DN микросхемы, составляет не менее +36,0 В, а порог срабатывания внутреннего компаратора при комнатной температуре не превышает +5,4 В.
Таким образом, при возникновении аварийной ситуации напряжение на входах DP и DN может безопасно вырасти как минимум на 36 В – 5,4 В = 30,6 В. Если за это время микросхема успеет разомкнуть внутренние ключи, это гарантированно защитит последующие цепи от выхода из строя. Поскольку типовое быстродействие DIO5010 составляет 550 нс, скорость нарастания сигнала на входах DP и DN не должна превышать 30,6 В/550 нс = 55,6 В/мкс. С учетом условий возникновения аварийной ситуации в реальных устройствах, таких как нечеткое замыкание цепи из-за дребезга, наличие паразитной индуктивности и омического сопротивления в проводах, в подавляющем большинстве случаев это требование является вполне приемлемым.
Микросхемы DIO5010 соответствуют требованиям стандарта IEC 61000 4-2 и способны выдерживать электростатический разряд напряжением не менее 8 кВ (при отсутствии напряжения питания VCC – не менее 6 кВ). Кроме того, они успешно проходят испытания на воздействие импульсом 8/20 мкс с амплитудой –20 В/+40 В.
Это позволяет DIO5010 выдерживать кратковременные скачки напряжения, вызванные статическим зарядом на теле человека, а также подключением устройства к шине USB и отключением от нее. Таким образом, защита, интегрированная в эти интегральные схемы, значительно повышает надежность работы устройства даже в сложных условиях эксплуатации без использования внешних защитных компонентов.
Микросхемы выпускаются в сверхкомпактном 6-выводном корпусе DFN1.5×1-6. Его размеры не превышают 1,5×1,0 мм, что значительно экономит место на печатной плате. Кроме того, максимальная высота корпуса DFN1.5×1-6 составляет всего 0,6 мм, что делает его подходящим для таких портативных применений, как тонкие мобильные телефоны и планшеты.
По продукции DIOO вам также ответят наши специалисты:
ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ, ЗАКАЗ ОБРАЗЦОВ, УСЛОВИЯ ПОСТАВКИ, ПОДБОР АНАЛОГОВ
или свяжитесь с нами: info@unirec.ru; 8 (800) 511-65-20
Вся линейка продукции Dioo Microcircuits представлена в каталоге ЮниРЭК:
LCD-OLED драйверы
LED-драйверы
TEC контроллеры
Аналоговые ключи
Аналоговые ключи / мультиплексоры
Видео драйверы
Датчики тока
Детекторы напряжения
Диммеры
Драйверы IGBT/MOSFET транзисторов
Драйверы электродвигателей
Защита Li акумуляторов
Импульсные DC-DC преобразователи
Компараторы
Контроллеры GaN
Контроллеры Power Delivery
Контроллеры заряда батарей импульсные
Контроллеры заряда батарей линейные
Линейные регуляторы напряжения LDO
Операционные усилители
Переключатели нагрузки
Преобразователи уровней
Синхронные выпрямители
Формирователи сигнала сброса