前言

12月7日，充電頭網(wǎng)舉辦了一場(chǎng)《USB-C線纜高功率應(yīng)用與安全保護(hù)方案技術(shù)研討會(huì)》。此次研討會(huì)面向全球直播，充電頭網(wǎng)邀請(qǐng)到了業(yè)界多位專家來討論分享最新的技術(shù)、解決方案與市場(chǎng)趨勢(shì)。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(dǎo)體受邀參與此次技術(shù)研討會(huì)。

2021年5月，USB-IF協(xié)會(huì)發(fā)布了USB PD3.1標(biāo)準(zhǔn)；2022年10月，USB-IF協(xié)會(huì)發(fā)布了的USB4 V2.0規(guī)范。慧能泰將詳細(xì)講解PD3.1、USB V2.0兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)背后的技術(shù)原理，分析USB PD3.1、USB4 V2.0為USB-C線纜帶來的機(jī)遇與發(fā)展，并通過 “一線雙芯（eMarker)"的市場(chǎng)趨勢(shì)去看USB-C線纜的技術(shù)趨勢(shì)。

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

潘浩先生碩士畢業(yè)于華南理工大學(xué)，曾在德州儀器工作3年，之后投身國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體事業(yè)，目前是慧能泰半導(dǎo)體公司華南區(qū)和eMarker市場(chǎng)的銷售經(jīng)理，在eMarker的USB-C線纜應(yīng)用市場(chǎng)有著豐富的經(jīng)驗(yàn)與獨(dú)到見解，并對(duì)USB-C線纜的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)有深入研究，獲得1項(xiàng)國(guó)內(nèi)發(fā)明專利授權(quán)。

深圳慧能泰半導(dǎo)體科技有限公司 銷售經(jīng)理潘浩先生參加了此次USB-C線纜高功率應(yīng)用與安全保護(hù)方案技術(shù)研討會(huì)的線上直播，并且還為我們帶來了《“一線雙芯”挑戰(zhàn)PD3.1大功率USB-C線纜過溫問題》主題演講，主要以USB PD3.1標(biāo)準(zhǔn)下，USB-C線纜面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)、“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(hù)方案對(duì)比共三個(gè)部分介紹。

演講的第一部分的內(nèi)容是USB PD3.1標(biāo)準(zhǔn)下，USB-C線纜面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

USB PD3.1標(biāo)準(zhǔn)由全球91家企業(yè)，匯聚了500余人的專家團(tuán)隊(duì)參與制定，在21家快充芯片企業(yè)中，慧能泰半導(dǎo)體是唯一參與了USB PD 3.1規(guī)范制定的本土芯片廠商。 UFCS標(biāo)準(zhǔn)于2021年5月 28日正式發(fā)布，是由我們國(guó)家自主制訂的融合快充標(biāo)準(zhǔn)。慧能泰半導(dǎo)體參與并見證了UFCS標(biāo)準(zhǔn)的落地，也將推出支持UFCS標(biāo)準(zhǔn)的eMarker產(chǎn)品—HUSB335。

USB PD3.1在原有的基礎(chǔ)上，擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)的制定，將電源供應(yīng)上限拓寬至240W，將會(huì)擴(kuò)展USB PD在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，將會(huì)刺激USB-C線纜市場(chǎng)的快速發(fā)展，對(duì)于USB-C線纜廠商來說是一個(gè)發(fā)展的機(jī)遇。

在USB PD3.1規(guī)范制定過程中，USB PD的work group花了大量的時(shí)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(chǎn)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(chǎn)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(hù)必不可少。

演講的第二部分的內(nèi)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(hù)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(biāo)準(zhǔn)，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(hù)（OTP）功能的4個(gè)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(hù)解決方案示意圖與實(shí)物圖，更加簡(jiǎn)單高效的了解“一線雙芯”線纜的過溫保護(hù)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(hù)線纜，然后通過“一線雙芯”的USB-C線纜把電源傳輸給手機(jī)、筆記本等受電設(shè)備，以此實(shí)現(xiàn)”一線雙芯”的工作。

HUSB332C OTP的原理及流程，eMarker HUSB332C 芯片檢測(cè)到溫度上升至OTP閾值90℃左右時(shí)，會(huì)發(fā)“Hard Reset” Command給PD Source 協(xié)議，然后在35mS內(nèi)把Vbus電壓轉(zhuǎn)移到vSafe0V；PD Source在Vbus建立vSafe0V后需等待tSrcRecover(約1s）重新恢復(fù)Vbus 5V和Vconn供電；如果 Vbus恢復(fù)5V時(shí)，HUSB332C Vconn2檢測(cè)到芯片溫度若仍處于90℃之上，會(huì)發(fā)“Hard Reset” Command給PD Source 協(xié)議，如此循環(huán)，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(chǎn)生的各種問題。

上圖是HUSB332C OTP進(jìn)行測(cè)試時(shí)的波形圖，可以看到OTP保護(hù)過程中，CC不斷發(fā)出“Hard Reset”指令，直至檢測(cè)到恢復(fù)正常工作狀態(tài)時(shí)，“Hard Reset”指令會(huì)讓線纜恢復(fù)正常工作。以此保護(hù)線纜產(chǎn)生的過溫安全問題。

演講的第三部分的內(nèi)容是USB-C線纜的過溫保護(hù)方案對(duì)比。

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

新的協(xié)議出現(xiàn)，對(duì)線纜的要求更高，增加了“一線雙芯”線纜在市場(chǎng)中出現(xiàn)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(chǎn)品HUSB332A。全新上市的HUSB332C再次加強(qiáng)了過溫保護(hù)功能并已支持最新的PD3.1標(biāo)準(zhǔn)。

慧能泰的eMarker產(chǎn)品家族可以通過圖片一覽其壯闊的發(fā)展歷程，從中國(guó)大陸第一款認(rèn)證PD3.0的eMarker芯片到全球第一款PD 3.1認(rèn)證的eMarker芯片和對(duì)應(yīng)的專利布局，可以看到惠能泰在eMarker芯片領(lǐng)域的不斷深耕。

慧能泰推出的新款支持UFCS協(xié)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(yīng)用與設(shè)計(jì)，助力UFCS協(xié)議線纜市場(chǎng)的繁榮發(fā)展。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

PD3.1協(xié)議新增加的EPR擴(kuò)展功率范圍，高達(dá)240W的傳輸功率。由于電壓等級(jí)大幅度調(diào)高，所以安全問題非常重要，EPR對(duì)連接器和線纜等的安規(guī)提出更高的要求，越大的傳輸功率會(huì)給USB-C線纜廠商帶越多的挑戰(zhàn)，慧能泰eMarker芯片方案，簡(jiǎn)單有效的解決了USB-C線纜在大功率傳輸時(shí)過溫的問題。

目前，慧能泰半導(dǎo)體致力于打造Type-C生態(tài)鏈，已開發(fā)出十多款高性能的USB eMarker芯片、PD充電端協(xié)議芯片、PD受電端協(xié)議芯片、負(fù)載開關(guān)芯片等產(chǎn)品并順利實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。旗下產(chǎn)品應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦、智能家居、IoT設(shè)備、電源適配器及高品質(zhì)線材產(chǎn)品中。公司芯片出貨量超1億顆，標(biāo)桿性客戶有聯(lián)想、小米、三星、HP、貝爾金和努比亞等。同時(shí)，慧能泰半導(dǎo)體還積極布局各類電源管理類芯片和USB信號(hào)傳輸類芯片，深耕數(shù)字電源領(lǐng)域。