前言
近期充電寶市場受到多重要素利好，市場強勢增長，成為眾多3C配件率先復蘇突圍的品類。目前充電寶新國標開始實施發證、全球旅游市場復蘇、iPhone切換USB-C口等熱點頻頻，再加上電芯能量密度、放電倍率也獲得突破，充電寶芯片集成度再創新高，充電寶功率從10W提升到了240W，猛增24倍，堪稱性能狂飆。
由充電頭網舉辦的2023 USB-C大功率充電寶技術研討會已經于9月15日在充電頭網公眾號以及嗶哩嗶哩平臺進行直播。充電頭網本次邀請數十位知名企業充電寶行業專業人士為大家答疑解惑，并進行交流討論和分享市場最新動態與干貨。推動充電技術的發展，提高用戶體驗，促進行業的進步。其中深圳市高特微電子有限公司（簡稱：高特）受邀出席，帶來了《USB Type-C靜電防護方案》為主題的精彩演講，分享關于適用充電寶的ESD防護方案。
擔任本次演講的嘉賓是深圳市高特微電子有限公司的銷售經理王霖鵬先生。
《USB Type-C靜電防護方案》為主題的演講。
基于PD充電器USB Type-C靜電測試要求及標準，延伸到對充電寶C口進行靜電防護測試。ESD測試標準基于IEC61000-4-2標準。通過空氣±8KV；接觸±6KV對充電器進行放電測試，要求測試完成后，充電器的電性能正常。測試條件及方法、抽樣數量由廠商要求為準。
早期QC協議由DMP、DMC完成的，但PD協議是使用CC線處理的，所以為了避免高壓、靜電對PD充電器或后端用電器造成損傷，需要對每根線進行靜電防護。普通的靜電防護方案通常采用單一的ESD單管，在USB Type-C后端的DMP(+)、DMC(-)、CC1、CC2信號線上依不同工作電壓要求分別對地并接上ESD單管。D1旨在保護電源線，多采用功率較大的ESD/TVS，D2、D3、D4、D5旨在保護DMP(+)、DMC(-)、CC1、CC2等信號線，多采同一電壓ESD單管。
基礎篇的單管ESD防護方案，廠商可根據不同需求選擇不同的ESD防護器件。在進行PD充電器的ESD防護器件選擇時，高特在基礎篇中的單管ESD防護器件工作電壓范圍為5V~24V，提供ESD單管的SOD-523、SOD-323、DFN1006共三種封裝外形，滿足廠商對于體積、散熱的要求。
在澳某一個35W的PD充電器的ESD防護方案。GESD5Z24V是高特基礎篇中的PD充電器USB Type-C靜電防護方案，可以設計出單、雙口Type-C輸出的PD快充產品，每個端口均采用4顆高特的GESD5Z24V即可，可以有效保證產品在使用過程中的ESD防護。
把傳統的單管ESD防護方案做成一個四合一的方案，即4顆單管ESD集成一個ESD防護器件，一個ESD器件即可滿足4條線路的保護。靈感來源于華為的一個戶外小基站的供電板的功率密度要求，能否把原本4個ESD單管進行合封處理，于是開發出四合一方案的SOT-23-6L封裝產品。優點是擁有更高的功率密度和可抗更高的浪涌。
高特的進階篇PD充電器USB Type-C靜電防護方案產品線如圖所示，采用四合一PD快充充電器靜電防護方案，相較于目前PD快充充電器靜電防護單ESD方案（基礎篇），該方案更加簡潔，有效減少PCB板的占板面積與貼片次數，同時降低了器件成本與貼片成本。廠商可根據不同的需求進行選擇不同的四合一PD快充充電器靜電防護方案。
創新篇是基于C口，根據各廠商協議不同的IC應用開發的，用更小的DFN2510封裝方式進行四合一的合封。比較特殊的是GESD5B244JDO用的是2顆5V加2顆24V集成在一個器件上，該應用原理是基于C口的DMP與CC線不同輸出電壓進行分配的，適用于高壓的PD3.1產品、高功率的充電寶等電壓較高的產品上，防止VBUS的電壓影響到CC線，進而影響到充電器或者后端。
創新篇的PD充電器USB Type-C靜電防護方案產品線如圖所示。采用DFN2510封裝外形，可以看到產品的引腳間距非常小，可實現直通式的布線方式。相比基礎篇、進階篇的ESD防護方案，創新篇有著更高的集成度和更強的防護能力，同減少了更多的元件數量，可滿足廠商輕薄產品的需求。
ESD防護器件的布線需要避免自感，ESD是巨變突發的脈沖，很可能會在回路中引起寄生自感，進而對回路形成強大的電壓沖擊，并可能超出IC的承受極限而造成損傷。負載產生的自感電壓與電源變化強度成正比，ESD沖擊的瞬變特征易于誘發高強自感。減小寄生自感的基本原則是盡可能縮短分流回路，必須考慮到包括接地回路、ESD防護器件和被保護線路之間的回路，以及由接口到、ESD防護器件通路等所有因素。所以、ESD防護器件應與接口盡量接近，與被保護線路盡量接近，這樣才會減少自感耦合到其它鄰近線路上的機會。
高特PD快充靜電防護創新方案中的所有ESD防護器件均采用DFN2510封裝外形，該封裝具有更小的占板面積、更簡單的布線方式、更低的元件成本、更少的貼片次數。該封裝的引腳間距非常接近Type-C接口的引腳間距，可實現直通式的布線方式。所以該方案的ESD防護器件可以最大程度的靠近Type-C接口放置，直通式的布線方式縮短ESD防護器件與被防護線路及地線之間的回路，從而減少自感耦合到其它鄰近線路上的機會。
以上是高特創新方案與基礎方案在PD充電器上的PCB走線圖，相較于基礎方案需要4顆的采用SOD-523封裝外形的GESD5Z24V，且，每顆器件都需要進行接地，布線需要繞開器件，創新方案僅需一顆直通式布線的GESD2404JDO，采用DFN2510封裝外形，不僅占板面積更小，接地只需要一顆即可。減少了貼片次數和占用PCB板的面積，優化了ESD防護器件的布線需要避免自感的問題，同時減少自感耦合到其它鄰近線路上的機會。
高特可以提供一整套關于靜電防護的方案，以及整改服務，可以基于廠商的要求進行產品的定向化開發，例如GESD524B4JDO采用的2顆5V加2顆24V集成在一個器件上，可以根據廠商定制為集成2顆5V加2顆18V或者28V的產品。
高特微電子提供200多款從單通道到多通道的ESD防護器件，封裝外形最小為DFN0603，僅0.6*0.3*0.3mm，工作電壓范圍覆蓋2.5V~36V，電容值低至0.2pF，為電子產品的各類通信接口，如USB、HDMI、LVDS、RS485、RS232、VGA、RJ11、RJ45、BNC、RF天線和GPIO等提供多元化的ESD防護方案。擁有完善的器件檢測和強大的實驗能力，可以為廠商提供不同需求的ESD防護技術支持。
LOW VF肖特基二極管產品介紹。
肖特基二極管，是以它的發明人肖特基博士名字而命名的，又被稱作是肖特基勢壘二極管
它是金屬與半導體材料相互接觸，且形成一定的勢壘后開始工作的一種多數載流子器件。
肖特基二極管相對于普通二極管最大特點是正向導通電壓低,開關速度快。
LOW VF肖特基二極管，則顧名思義為正向導通電壓 (VF) 更低的肖特基二極管。
高特 LOW VF肖特基二極管RB0540D1，0.5A/40V VF@0.5A=0.46V。采用DFN1006微形封裝外形，外形尺寸僅為1.0*0.6*0.5毫米，較業界常用SOD-523封裝、SOD-523封裝更加纖薄，可節省大量的電路板占用空間，滿足廠商開發輕薄產品的需求。其正向導通電壓在50mA的工作電流下僅為0.28V，功率損耗僅為0.014W，在0.5A的工作電流下也僅為0.46V，小尺寸VF的肖特二極管不僅在體積上占優，還在功耗上存在優勢。
高特2A 40V LOW VF 肖特基二極管 RB10U40FD和 RB10U40WS，可滿足廠商對于電子系統更加高效、更低功率損?、更小占板空間的需求，其 VF@1A=0.37V和 VF@2A=0.43V，IR@40V<80uA，可很大程度上減小電子系統中的功率損耗，大大提高了效率。RB10U40FD 采用 DFN1610-2L 封裝外形， 外形尺寸僅為 1.6*1.0*0.5mm，較業界常用SOD-523封裝、 DFN1610-2L封裝更加纖薄，可節省大量的電路板占用空間，滿足廠商開發輕薄產品的需求。
高特LOW VF肖特基二極管的優點，基于市面上現有封裝的LOW VF肖特基二極管進行迭代開發，并且VF值表現更加優秀，采用DFN1006微形封裝外形的RB0540D1，0.5A/40V VF@0.5A=0.46V，較業界常用 SOD-323 封裝外形的同類產品節省約 82% 的PCB占用面積和41%的高度空間。采用DFN1610-2L微形封裝外形的RB10U40FD與采用SOD-323封裝外形的RB10U40WS，較業界常用 SOD-123FL 封裝外形的同類產品節省約 76% 的PCB占用面積和50%的高度空間。以上三款產品在PCB占板面積和離板高度上占盡優勢，滿足廠商設計纖薄產品的需求。
綜上所述，在電子系統更加高效、更低功率損?、更小占板空間的需求下，高特 2A 40V LOW VF 肖特基二極管 RB10U40FD 和 RB10U40WS 等兩款微形封裝且超低正向導通電壓(VF)的肖特二極管，可成為電子工程師在功率轉換電路(DC/DC)中反向極性保護 或續流的設計首選之一。
可以看到，相較于傳統的SOD-123FL的封裝，SOD-323封裝的優勢。而高特在SOD-323封裝上再次進行開發，開發出DFN1610-2L的封裝外形，相比SOD-123FL封裝減少76%的占板面積與50%的高度空間，體積僅有只有后者1/3左右。可用于磁吸充電寶等輕薄產品上。
高特LOW VF肖特基二極管的典型應用，主要應用在充電寶的逆向電源保護電路。可應用在真無線耳機、智能手表、手環、智能眼鏡、VR、移能電源 (充電寶)、便攜式POS機、便攜式醫療儀器、便攜式媒體播放器、其它便攜式電子產品等產品上。
想更多信息可以聯系高特微電子或者高特半導體公司，注高特微公眾號 “高特微電子 Goaltop”，可以了解更多關于電子線路防護綠色能源解決方案。
以上是深圳市高特微電子有限公司的《USB Type-C靜電防護方案》的精彩演講。
充電頭網總結
充電寶作為隨身攜帶的儲能產品，本質是為設備提供額外的電力支持，但隨著充電的性能越來越強，接口越來越豐富，兼容C口的產品越來越多，服務的對象從一開始的手機延伸到了現在的平板、筆記本、小型用電設備等。且越來越多的電子設備支持PD快充，也就意味著可以使用PD充電器和支持PD快充的充電寶為設備充電，滿足更多用戶的需求。
充電寶最重要的屬性依然是輕薄，因此充電寶里的每一個電子元器件都需要考慮其體積與重量，在一些空間有限的電子系統里更要求肖特基二極管的體積越小越好。而高特LOW VF肖特基二極管，相比傳統SOD-123FL封裝的產品，開發出SOD-323封裝的產品，甚至更迷你的DFN1610-2L封裝，且開發的產品VF值更優秀。可以滿足更多充電寶廠商的需求。
相關閱讀：
http://m.xtzz.cc/
粵公網安備44030002009313號