前言

12月7日，充電頭網舉辦了一場《USB-C線纜高功率應用與安全保護方案技術研討會》。此次研討會面向全球直播，充電頭網邀請到了業界多位專家來討論分享最新的技術、解決方案與市場趨勢。在USB Type-C線纜和USB eMarker芯片上有著全面專利布局的慧能泰半導體受邀參與此次技術研討會。

2021年5月，USB-IF協會發布了USB PD3.1標準；2022年10月，USB-IF協會發布了的USB4 V2.0規范。慧能泰將詳細講解PD3.1、USB V2.0兩個標準背后的技術原理，分析USB PD3.1、USB4 V2.0為USB-C線纜帶來的機遇與發展，并通過 “一線雙芯（eMarker)"的市場趨勢去看USB-C線纜的技術趨勢。

同時，慧能泰也將分析大功率USB-C線纜面臨的諸多挑戰，比如高溫、高壓以及安全性等問題。面對諸多問題，慧能泰將給出大功率USB-C線纜的過溫保護方案—“一線雙芯”，并對“一線雙芯”的市場情況進行分析，還將詳細對比市面上常見的幾種過溫保護方案。

潘浩先生碩士畢業于華南理工大學，曾在德州儀器工作3年，之后投身國產半導體事業，目前是慧能泰半導體公司華南區和eMarker市場的銷售經理，在eMarker的USB-C線纜應用市場有著豐富的經驗與獨到見解，并對USB-C線纜的技術發展趨勢有深入研究，獲得1項國內發明專利授權。

深圳慧能泰半導體科技有限公司 銷售經理潘浩先生參加了此次USB-C線纜高功率應用與安全保護方案技術研討會的線上直播，并且還為我們帶來了《“一線雙芯”挑戰PD3.1大功率USB-C線纜過溫問題》主題演講，主要以USB PD3.1標準下，USB-C線纜面臨的機遇與挑戰、“一線雙芯”如何解決USB-C線纜的過溫問題、USB-C線纜的過溫保護方案對比共三個部分介紹。

演講的第一部分的內容是USB PD3.1標準下，USB-C線纜面臨的機遇與挑戰。

USB PD3.1標準由全球91家企業，匯聚了500余人的專家團隊參與制定，在21家快充芯片企業中，慧能泰半導體是唯一參與了USB PD 3.1規范制定的本土芯片廠商。 UFCS標準于2021年5月 28日正式發布，是由我們國家自主制訂的融合快充標準。慧能泰半導體參與并見證了UFCS標準的落地，也將推出支持UFCS標準的eMarker產品—HUSB335。

USB PD3.1在原有的基礎上，擴展出EPR功率范圍，支持最大48V的輸出，以及240W的充電功率，大功率的PD快充需要能承載5A電流的線纜。

USB PD3.1標準的制定，將電源供應上限拓寬至240W，將會擴展USB PD在各個領域的應用，將會刺激USB-C線纜市場的快速發展，對于USB-C線纜廠商來說是一個發展的機遇。

在USB PD3.1規范制定過程中，USB PD的work group花了大量的時間與資源討論VBUS母線電壓提升后的帶來的安全問題，例如拔出產生的電弧、限功率電源（LPS）、連接器和線纜的安全距離等問題。

USB-C線纜存在針腳間距過小的問題，容易受到粉塵、液體等污染物的影響形成微短路，從而產生安全隱患，USB-C接口的充電線引腳間距為0.5毫米，比USB-A中的2.5 毫米緊湊了不少，因此USB-C線纜的保護必不可少。

演講的第二部分的內容是“一線雙芯”如何解決USB-C線纜的過溫問題。

慧能泰推出商用集成過溫保護功能（OTP）的eMarker芯片HUSB332C，采用DFN2×2-6L封裝工藝，有效減少芯片占地面積，符合 USB PD3.1、USB Type-C 2.1的標準，支持雷電4及向下兼容雷電3，支持寬幅電壓2.7V-5.75V工作。并且支持 4 次燒錄、CC 燒錄、用戶加密命令、集成過溫保護（OTP）功能的4個特殊功能。增加線纜的定制功能和保障線纜安全。

“一線雙芯”（HUSB332C）的USB-C線纜的過溫保護解決方案示意圖與實物圖，更加簡單高效的了解“一線雙芯”線纜的過溫保護的布局。

“一線雙芯”的工作是由PD電源連接搭載“一線雙芯”的USB-C線纜的過溫保護線纜，然后通過“一線雙芯”的USB-C線纜把電源傳輸給手機、筆記本等受電設備，以此實現”一線雙芯”的工作。

HUSB332C OTP的原理及流程，eMarker HUSB332C 芯片檢測到溫度上升至OTP閾值90℃左右時，會發“Hard Reset” Command給PD Source 協議，然后在35mS內把Vbus電壓轉移到vSafe0V；PD Source在Vbus建立vSafe0V后需等待tSrcRecover(約1s）重新恢復Vbus 5V和Vconn供電；如果 Vbus恢復5V時，HUSB332C Vconn2檢測到芯片溫度若仍處于90℃之上，會發“Hard Reset” Command給PD Source 協議，如此循環，直至溫度回歸正常再給予供電，減少線纜因各種異常溫度升高而產生的各種問題。

上圖是HUSB332C OTP進行測試時的波形圖，可以看到OTP保護過程中，CC不斷發出“Hard Reset”指令，直至檢測到恢復正常工作狀態時，“Hard Reset”指令會讓線纜恢復正常工作。以此保護線纜產生的過溫安全問題。

演講的第三部分的內容是USB-C線纜的過溫保護方案對比。

通過性能參數的對比USB-C線纜常見的四種過溫保護方案，可以看到最佳的方案是集成過溫保護功能（OTP）的eMarker芯片過溫保護方案。

新的協議出現，對線纜的要求更高，增加了“一線雙芯”線纜在市場中出現幾率。例如三星全新Galaxy S22系列45W旅行充電器中的原裝配線就采用了”一線雙芯“方案，線纜兩端的USB-C接口上分別搭載了一顆慧能泰旗下eMarker產品HUSB332A。全新上市的HUSB332C再次加強了過溫保護功能并已支持最新的PD3.1標準。

慧能泰的eMarker產品家族可以通過圖片一覽其壯闊的發展歷程，從中國大陸第一款認證PD3.0的eMarker芯片到全球第一款PD 3.1認證的eMarker芯片和對應的專利布局，可以看到惠能泰在eMarker芯片領域的不斷深耕。

慧能泰推出的新款支持UFCS協議的eMarker—HUSB335芯片，采用更小的占地面積的HFBP 1.6x1.6-6L封裝工藝，支持更多的功能和擁有更低的功耗，方便廠商的各種應用與設計，助力UFCS協議線纜市場的繁榮發展。

充電頭網總結

PD3.1協議新增加的EPR擴展功率范圍，高達240W的傳輸功率。由于電壓等級大幅度調高，所以安全問題非常重要，EPR對連接器和線纜等的安規提出更高的要求，越大的傳輸功率會給USB-C線纜廠商帶越多的挑戰，慧能泰eMarker芯片方案，簡單有效的解決了USB-C線纜在大功率傳輸時過溫的問題。

目前，慧能泰半導體致力于打造Type-C生態鏈，已開發出十多款高性能的USB eMarker芯片、PD充電端協議芯片、PD受電端協議芯片、負載開關芯片等產品并順利實現量產。旗下產品應用于手機、筆記本電腦、平板電腦、智能家居、IoT設備、電源適配器及高品質線材產品中。公司芯片出貨量超1億顆，標桿性客戶有聯想、小米、三星、HP、貝爾金和努比亞等。同時，慧能泰半導體還積極布局各類電源管理類芯片和USB信號傳輸類芯片，深耕數字電源領域。