USB Type-C는 표준화된 물리적 커넥터 및 다중 프로토콜 멀티플렉싱과 통합된 통신 인터페이스를 제공합니다. 반면 PD (Power Delivery) 프로토콜은 5V 에서 최대 28V 로 진화하여 Type-C를 "범용 인터페이스" 로 만들었습니다.
28V PD는 100W 출력의 벽을 깨뜨릴뿐만 아니라 장치를 공급하는 방법을 재정의하여 "단일 케이블로 솔루션" 을 업계 표준으로 추진하고 있습니다. 이는 가전 제품, 상업용 장비 및 산업 응용 분야에서 혁신적인 변화를 가져 오지만 환경 지속 가능성과 산업 정교함이 동시에 증가합니다.USB Type-C + 28V PD는 미래의 스마트 장치를 연결하기위한 기본 인프라입니다. 우리는 "세계를 하나의 인터페이스로 연결" 하는 비전을 실현했습니다.
28V PD 포트에서 다운 스트림 IC(PD 측) 는 과전압 보호를위한 임계 값 인 28V 의 + 20%(33.6V) 에 해당합니다. 내부 부품의 전압 저항을 기존 30V 에서 40V 로 업그레이드해야합니다.동시에 보호 칩을 과전압으로부터 보호하기 위해 후속 단계에서 TVS 서지 보호를위한 클램핑 전압은 40V 이하 여야합니다. Aiwei의 "평면 클램핑" 기술은 단단한 크리스탈 벽처럼 작동합니다. 정확하고 신뢰할 수있는 보호를 얻을 수 있습니다.
그림 1: 유형 C 포트에서 서지 이벤트 및 TV에 의한 서지 방지의 클램핑 동작
28V PD 포트 시나리오에서 발생하는 서지의 수준과 에너지에 대한 자세한 설명
서지 테스트 표준 및 파형 매개 변수
28V PD 포트의 서지 테스트는 IEC 61000-4-5 를 기반으로하며 복합 파형은 1.2/50 μs (전압파) 및 8/20 μs (전류파) USB-IF 인증에 필요한 테스트 항목입니다.
1. 표준 파형 매개 변수
전압 파형 (1.2/50 μs): 1.2 μs, 하프 타임 50 μs
현재 파형 (8/20 μs): 8 μs 상승 시간, 절반 너비 20 μs
테스트 전원 공급 장치 내부 저항: 2 Ω (단락 전류 대 개방 전압의 비율)
그림 2 서지 파형 매개 변수 정의
서지 레벨 및 전압 및 전류 매개 변수
28V PD 포트 과전압 테스트 레벨 및 파라미터 테이블:
표 1 28V PD 포트의 서지 테스트 레벨 및 테스트 조건
(참고: 실제 시험에서 28V 지원 PD 제품은 일반적으로 레벨 3 또는 레벨 4 표준을 충족해야하며 일부 고급 장비의 경우 특수 레벨 요구 사항을 충족해야합니다.)
서지 에너지 계산 및 수
1. 에너지 계산 기술
서지 에너지 계산 공식 (E): E = ΔI² · R · Dt ≈ (Ipp)² · R · T
그들 중에는:
YIP: 서지 피크 전류
R: 시험 신호 소스의 내부 저항 (2 Ω)
T: 현재 지속 시간 (20 μs)
2. 각 등급의 에너지 값 상승
표 2 각 등급의 서지 에너지 수준
(참고: 28V 가능 PD 포트는 높은 작동 전압으로 인해 표준 USB 포트에 비해 약 30% 에서 50% 더 많은 서지 에너지가 필요합니다.)
현재 솔루션의 기술적 과제
클램핑 전압 곡선에 표시된 바와 같이 이상적인 클램핑 전압과 개별 제품의 실제 TVS 요소의 클램핑 특성간에 약간의 차이가 있습니다. 다음 그림은 일시적인 서지에 노출되었을 때 이상적인 클램핑 전압의 반응을 보여줍니다.
그림 3 이상적인 서지 보호 전압 파형
28V PD 전원 공급 장치의 정상 작동 전압은 일반적으로 ± 20% 의 전압 변동에 대처할 수 있도록 설계되었습니다. 최대 작동 전압 33V 가 확보되어야합니다. 이제 VRWM이 33V 개별 부품을 계속 사용하면 어떻게됩니까?
표 3 33V VRWM 비활성화 요소의 성능
종래의 이산 형 MVS 소자에서, 작동 시작 후, 동적 저항 Rd는 온도 증가에 따라 증가한다 (양의 온도 계수를 나타냄). 이러한 저항의 증가로 인해 소비 전력 P = I² × Rd가 추가로 증가하여 긍정적 인 피드백이 발생합니다. 서지 에너지의 주입이 계속되는 동안, 열 방출 속도가 가열 속도보다 낮 으면 접합 온도가 기하 급수적으로 증가하며, 이 과정에서 열전 피드백 루프가 불안정 해집니다.결국, "카멜 혹" (벌지) 모양의 V-경련 곡선이 형성되었습니다.
그림 4 종래의 tvs 다이오드에 의한 서지 보호 작동 중 전압 울림 현상
분산 분석:
1. 온도와 환경의 리스크
표 4: 온도 및 환경 위험 요인
2. PCB 레이아웃 및 기생 매개 변수의 위험
주요 위험 결론: 기존의 개별 구현 된 36 V 클램프 TVS 다이오드와 40 V 정격 칩을 결합하여 28 V PD 포트에 적용하면, 극도로 낮은 안전 마진 (10% 만), 서지 테스트의 통과율이 현저하게 낮습니다. 장기적인 신뢰성도 좋지 않아 위험이 매우 높습니다.CVS 요소의 고장은 칩에 직접적인 손상을 줄 수 있습니다.
Aiwei의 플랫 클램프 서지 보호 기술
아날로그 및 디지털 하이브리드 솔루션의 선도적 인 업체 인 Aiwei Electronics 는 초저 동적 저항, 뛰어난 보호 기능, 이 회사는 광범위한 전자 제품에서 견고한 "보안 갑옷" 을 만들기 위해 매우 컴팩트 한 디자인의 프리미엄 Plus-TVS 칩 시리즈를 출시했습니다.
과도 전압 억제 분야의 선도적 인 제품인 Aiwei의 Plus-TVS 시리즈 칩은 고정밀 및 소프트 클램핑을위한 고유 한 피드백 메커니즘을 갖추고 있습니다. 200 V, 8/20 μs의 서지 전류 펄스에서이 장치는 시스템 접촉 전압을 40 V 이하로 안정적으로 억제합니다. 5 m Ω의 동적 저항을 유지하여 그리드 전압 변동으로 인한 낙뢰 및 고 에너지 과도 서지로부터 쉽게 보호합니다.산업용 신호선에 대한 일반적인 EMC 요구 사항에 해당하고 42Ω 의 저항을 통해 결합 된 경우, IEC 61000-4-5 에 따라 최대 1 kV 의 오픈 엔드 전압을 견딜 수 있습니다. 동시에 IEC 61000-4-2 의 레벨 4 호환 ESD 보호 기능도 통합합니다.이 포괄적 인 솔루션은 정전기로 인한 "낙뢰" 와 과도 전압으로 인한 "쓰나미" 를 효과적으로 차단하여 과도 전압이 소스의 장비를 손상시키는 것을 방지합니다.
그림 5 평면 클램프 보호 기술
기존의 MVS 솔루션에는 지나치게 넓은 클램핑 전압 범위와 초기 전류 션트라는 두 가지 단점이 있습니다. 고급 프로세스 노드에서 요구하는 좁혀진 전압 마진을 충족시키는 것이 점점 더 어려워지고 있으며 칩 고장의 위험도 증가하고 있습니다.또한, 게이트와 드레인 사이의 커플 링 커패시턴스는 방전 트랜지스터가 너무 빨리 켜지는 경향이 있으며, 유용한 에너지가 일정보다 빨리 소비 될 수있다. 원하는 신호를 감쇠시키고 회로의 효율을 감소 시키며 정상 작동을 방해합니다.
그림 6 측정 입력 전류 파형 및 보호 전압 파형
Aiwei Plus-TVS 시리즈 칩은 클램핑 전압을 최적화하고 매우 좁은 범위 내에서 유지하면서 오작동으로 인한 잘못된 트리거의 발생을 줄이는 장점이 있습니다. 독점적인 과전압 보호 특허 기술을 통합합니다.이는 우수한 서지 저항 성능을 제공합니다. Awei의 독점적 인 솔루션은 방전 튜브의 구동 회로에서 방전 전류를 고정밀 도로 제어 할 수있게합니다. 결과적으로 동적 저항 Rdyn이 크게 감소하고 클램핑 전압의 평탄도가 향상됩니다.또한, 제어 루프에서의 개입은 릴리프 라인의 조기 작동을 효과적으로 방지하고 보호 회로의 정상 작동에 대한 악영향을 제거했다. 첨단 국내 공정 기술을 통합함으로써 보다 컴팩트한 릴리프 라인 설계가 달성되었으며 칩 통합이 한 단계 향상되었습니다.보다 광범위한 축소된 응용 프로그램 장면에 적응합니다.
고정밀 회로를 보호하고 신뢰할 수있는 혁신을 제공합니다. Aiwei의 프리미엄 Plus-TVS 시리즈 칩은 모든 전자 장치가 과도 전압 서지를 효과적으로 견딜 수 있도록 보장하여 최첨단 제품의 신뢰할 수있는 작동을 보장하며 회로 보호를위한 첫 번째 선택으로 엔지니어의 확고한 신뢰를 얻습니다!
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