TCPP01-M12保护USB Type-C免受损坏

TCPP01-M12 保护 USB C 型处于灌电流模式（充电）的端口可防止 VBUS 上高达 24 V 的过电压、CC 线路上高达 6 V 的过电压以及连接器引脚上的静电放电等。TCPP代表Type-C端口保护，TCPP01-M12可作为内置USB-C供电（UCPD）的STM32 MCU的配套芯片。因此，使用 STM32G0、STM32G4、STM32L5 或 STM32U5 和 TCPP01-M12 比捆绑的外部设备更具成本效益。TCPP01-M12 还具有零静态电流，当端口未连接时，它们也与众不同。

TCPP01-M12：保护 USB-C 的普及

USB-C 的兴起

媒体称赞2019年是USB-C达到关键采用的一年。从那时起，连接器已经渗透到科技行业的许多方面，甚至在我们最新的STLINK-V3MINIE上也是如此。意法半导体调试探头仅使用成熟的技术来覆盖最大的人群并享受更高的可靠性。因此，USB-C的存在具有高度的象征意义。此外，欧盟强烈表示共同的USB-C充电器授权的到来。因此，公司将不得不将端口集成到他们的产品中。虽然确切的范围尚不清楚，但最新的内部市场和消费者保护委员会关于此事的会议建议扩大属于该法规的产品类型。

USB-C 带来的新挑战

USB-C的采用带来了一系列新的挑战。不能正确控制电压的劣质充电器越来越普遍。因此，如果灌电流设备（充电）仅请求5 V，但由于硬件或软件缺陷，制作不良的源产品（充电器）仍为20 V，则在没有充分保护的情况下接收充电可能会严重损坏VBUS线路。工程师还必须防止静电放电或电气过应力。由于 USB Type-C 连接器非常小，因此必须保护它免受 CC 和 VBUS 线之间的短路，这会损坏 USB 控制器。

欧盟围绕USB-C的举措也会影响设计，即使目前还没有法规。尽管使用非常传统的电源配置文件，但许多公司甚至正在采用该端口。事实上，许多现代USB-C产品都受益于USB供电，在其48.5修订版中可以处理高达3 V和1 A的电压。但是，在许多情况下，设计将在5 V和3 A传统模式下使用USB-C。在这种配置中不需要供电控制器，因为功率曲线只需要一个下拉电阻。但是，相同的设备需要保护，因为它们可能与可能发送更多功率的产品一起运行。因此，即使是传统模式也需要坚固的保护。

TCPP01-M12：启用 USB-C 保护

更具成本效益的 USB-C 保护

到目前为止，保护电路位于USB-C供电控制器内部。但是，通过将模块嵌入MCU并提供配套的Type-C端口保护，我们降低了物料清单。我们还促进了从micro-B设备的过渡，因为不再需要昂贵的USB-C PD ASIC控制器。事实上，MCU和TCPP01-M12捆绑包如此引人注目的原因之一是保护器件集成了VBUS栅极驱动器，从而可以使用更实惠的N-MOSFET而不是昂贵的P-MOSFET。此外，TCPP01-M12通过了USB-IF认证（测试ID：5205），这意味着遵循意法半导体实现和代码示例的团队将更快地获得认证。

更高效的 USB-C 实现

将 TCPP01-M12 与内置供电控制器的微控制器配合使用的另一个优点是其灵活的架构。工程师可以将低压MCU域和高压电源路径分开，并从所需的保护中受益。此外，TCPP12-M01 的 QFN12 封装可以非常靠近 USB Type-C 连接器，以最大限度地提高保护。该器件对可编程电源 （PPS） 的支持也意味着灌电流器件的起始电压为 3.3。V，以20 mV为增量增加其请求电压，直到其与电池的特性相匹配，从而在保护系统的同时提供快速充电功能。

与竞争解决方案相比，TCPP01-M12 通过提供低 RDSon 和零静态电流对整体效率产生积极影响。最后一个特性是可能的，因为该器件从MCU的GPIO引脚而不是内部低压差稳压器接收电源。因此，当用户拔下电缆时，TCPP01-M12 根本不消耗任何能量。这对于希望用小电池制造微型产品的公司尤其重要。许多工程师可能低估了它，但是当产品只有一支笔时，每一微安都很重要。

开始使用 X-核苷酸-SNK1M1

到目前为止，USB-C PD标准的要求非常高。工程师必须审查五千页才能理解协议，团队必须从头开始做几乎所有事情。不过，意法半导体现在将在其所有带有USB-C端口的新开发板上包含TCPP01-M12，设计人员可以让我们的原理图在设计中重复使用它们。我们还推出了 X-NUCLEO-SNK1M1，这是一款 64 引脚 Nucleo 扩展板，具有 TCPP01-M12 和负载开关，当与 NUCLEO-G100RB 或 NUCLEO-G071RE 开发板相关联时，可创建高达 474 W 的灌电流 PPS USB-C 供电应用。

工程师还可以将扩展板与不容纳USB供电控制器的微控制器一起使用，以模拟传统应用。TCPP01-M12存在于NUCLEO-L552ZE-Q和NUCLEO-U575ZI-Q上。该保护器件使用间距为 12 μm 的 QFN500 封装，这在 PCB 组装中更为常见，因此更易于访问。我们甚至为希望使用Nucleo板STM32CubeMX和STM32CubeMonUCPD构建原型的工程师提供应用说明和入门指南。意法半导体还提供X-CUBE-TCPP，其中包含中间件和示例代码。

审核编辑：郭婷