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[参考译文] TUSB319-Q1:大容量电容器放置–负载开关之前或之后?

Guru**** 2386140 points
Other Parts Discussed in Thread: TUSB319EVM, TUSB320, HD3SS3220
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/interface-group/interface/f/interface-forum/1517723/tusb319-q1-bulk-capacitor-placement-before-or-after-load-switch

器件型号:TUSB319-Q1
主题中讨论的其他器件:TUSB320、TUSB319EVM HD3SS3220

工具/软件:

大家好:

我在查看 TUSB319数据表(第10页)、我注意到原理图放置了所需的150 µF 大容量电容器 解决方案 根据 USB PD 规范的要求、使用负载开关(即 VBUS 和负载开关输入之间)。

但是、在查看 TUSB319评估板原理图时、放置了大容量电容器 之后 负载开关(即在输出端)。

这就引出了一个问题: 哪种放置方式是正确的或推荐的?

我担心的是、如果有人错误地将 USB Type-A 转 Type-C 电缆连接到该端口、如果在负载开关后放置大容量电容器会导致巨大的浪涌电流。 在这种情况下、电缆上已经存在 VBUS (即热插拔)、而 USB-C 转 USB-C 连接将首先进行功率协商。

是否有其他人遇到过这种情况或有不同的观点?

谢谢、
NIR

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    尊敬的 NIR:

    我们建议放置150uF 电容器  之后 如何在 TUSB319EVM 上连接 VBUS 开关。 我们在全新的 CC 控制器上也采用了类似的配置。 这是 TUSB320、作为示例:

    我会在该数据表上了解到是否更新了该值。

    至于您担心将其放置在 VBUS 开关之后、该用于任何 DFP/DRP-DFP 连接的大容量电容器是 USB-C 规范的一部分、因此建议实现、根据我所知、该电容器不应导致任何问题。 我们以前没有发现任何问题。

    如果您有任何其他问题、敬请告知。

    谢谢、

    Ryan

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    您好、Ryan、

    关于浪涌问题:我知道 USB-C 规范要求使用150 µF 电容器、这是 DFP 或 DRP 至 DFP 角色的预期电容器。 我特别担心的是 USB Type-A 转 Type-C 电缆的使用场景、由于 Type-A 侧会立即提供 VBUS、这可能会导致电容器直接放置在连接器上(即在负载开关之后)时产生很大的浪涌电流进入电容器。

    TI 的设计是否考虑了这种情况?

    我个人认为、将电容器放置在负载开关的输入端有助于在热插拔事件期间(如上面的示例中所示)对其进行隔离。 一旦开关安全闭合、电容器仍然可以发挥其作用-即使它距离连接器的 VBUS 稍远也是如此。

    感谢您的帮助!

    此致、
    NIR

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    尊敬的 NIR:

    在 TUSB319用作 DFP 的情况下、这在大多数情况下、因为我认为它是仅 DFP 设备、所以它应该通过 Type-C 端口为 VBUS 供电、因此来自 A 转 C 插头的 VBUS 不应该是问题。 您是否担心 VBUS 从 Type-C 端口进入器件的情况、或者只是通过 C 连接电缆、VBUS 会立即启用?

    谢谢、

    Ryan

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    您好、Ryan、

    感谢您的答复!

    为了澄清—是的、我指的是一种系统为 DFP、需要为 VBUS 供电的情况。 但是、我很担心 如果用户错误地插入 USB Type-A 转 Type-C 电缆会发生什么情况 此 DFP 端口。

    在这种情况下、Type-A 侧始终处于热状态-它会在连接后立即提供5V VBUS。 如果我们的设计放置了150 µF 大容量电容器 位于负载开关后面、直接在连接器处 ,然后插入 Type-A 电缆的时刻,从电缆的 VBUS 将直接连接到大容量电容器,这可能会导致较大的浪涌电流。

    这不同于正常的 USB-C 转 USB-C 协商场景、在这种场景中、协调电力输送并以受控方式启用开关。

    所以我的担心是: 在这种热插拔(Type-A 转 Type-C)情况下、将电容器放置在开关之后是否会带来风险? 此外、将电容器放置在开关之前是否更安全、从而在错误的热插拔事件中不会立即连接该电容器?

    再次感谢、
    NIR

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    尊敬的 NIR:

    在 Type-C 转 Type-C 连接时、VBUS 开关的性能应该是相同的、因此我认为在开关后放置电容器不是问题。 对于 Type-A 转 Type-C、电容器应能够支持 VBUS 开关提供的电压/电流

    我相信、只要电容器的额定电容能够处理预期的电压、您就可以将其放置在开关之后、而不用担心电容器会损坏。

    谢谢、

    Ryan

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    您好、Ryan、

    感谢您的持续回答、但我必须诚实地说、我认为核心问题没有得到理解。

    这不是有关电容器额定值或者 VBUS 开关是否可以向电容器提供电流的问题。 人们关注的是 来自外部 VBUS 源的不受控制的浪涌电流 、特别是在有人错误地连接的情况下 USB Type-A 转 Type-C 电缆 输入端口。

    在这种情况下、Type-A 主机立即向 Type-C 连接器提供5V 电压。  找到最大额定值150 µF 之后 负载开关(即直接在连接器上)将立即暴露在该 VBUS 中、而在我们的系统能够启用开关之前。 这会导致来自的大浪涌电流 外部源 、而不是通过受控的 VBUS 路径。 这可能是一个潜在的可靠性问题、可能会违反 USB 浪涌限制或导致回送问题。

    如果 TI 有理由不担心这一点、或者 EVM 设计忽略了这种情况、我很感激您给予清晰的解释。 否则、TI 其他更熟悉该特定问题的人能否看一看?

    谢谢、
    NIR

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    尊敬的 NIR:

    啊,好的,我现在明白了我的想法。 对我这边的混乱感到抱歉。 我现在明白、您特别担心的是、由为 VBUS 供电的 Type-A 接口连接到 Type-C 上的外部 VBUS。

    这不是我们在讨论 CC 控制器设置时经常遇到的问题、但我可以理解为什么您会担心这一点、尤其是当您的客户能够这样做时。

    就我个人而言、在 VBUS 开关的这一侧安装大容量电容没有遇到任何问题、我相信这一点  是  必需 位于 VBUS 开关的输出侧、但我会确认这一点。 我们在实验室中使用了 EVM 的 Type-C 转 Type-A 电缆、其中 Type-C 提供 VBUS、但我将尝试在实验室中进行测试、看看是否存在任何不利影响。

    我可以联系我们的一些其他团队成员、他们对此器件有更多的使用体验、如果他们认为在这种特定场景中有任何顾虑、我会告诉您。

    谢谢、

    Ryan

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    您好、Ryan、

    感谢您的深思熟虑的答复—我真的很感谢您重新审视这个问题。

    现在、您已经了解了我要关注的场景—一个应用于 Type-C 插座的外部 VBUS (来自 Type-A 主机) 解决方案 将启用我们的本地负载开关、 使150 µF 大容量电容器暴露于不受控制的浪涌事件中。

    这看起来像是一个边缘情况、但在面向消费者的产品中并不不切实际、在这种产品中、终端用户经常插入他们躺在附近的任何电缆、包括 Type-A 转 Type-C

    作为参考、中讨论了同样的问题 USB 2.0规范 第7.2.4.1节中找到 将上游端口上的 VBUS 输入电容限制到10 µF  。 原因是什么? 由于 Type-A 端口始终很热、并且 VBUS 引脚上的过大电容器在插入时会消耗较大的浪涌电流、这正是我们在这里讨论的情况。 唯一的区别是以前、USB-A 始终是 DFP、因此该规范明确针对这种情况提供了保护。 USB-C 具备角色灵活性、可为系统设计人员带来负担。

    因此、虽然我知道 USB-C 规范要求 在 DFP 侧使用150 µF 大容量电容、但它并未明确考虑这种反向供电情况、而这种情况现在在混合电缆环境中确实存在风险。 这就是我之所以这么建议的原因 将大容量电容器放置在负载开关之前 (而不是在连接器上)在实践中可能更安全。 这样、我们能够以受控方式启用 VBUS 后满足规范要求、同时防止错误连接 Type-A 主机时发生浪涌。

    再次感谢您提供测试此内容、并让他人拥有更多经验。 我期待听到您的发现。

    此致、
    NIR

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    尊敬的 NIR:

    我自己做了一些挖掘、看看是否可能存在一些场景、其中我们有150 μ F 电容器  解决方案 VBUS 开关、我们实际上有一些器件/CC 控制器应用、它们将大容量电容器放置在 VBUS 开关之前。 其中一种情况是使用 HD3SS3220、这是我们的 CC 控制器/多路复用器2合1器件。 同样、我将看看我是否可以得到一个更技术性的推理、但经过这一点、我相信我可以继续操作、说您应该能够将该大容量电容放置在负载开关的输入端、而不是输出端。

    谢谢、

    Ryan

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    您好、Ryan、

    非常感谢您抽出时间对此进行研究并确认电容器的放置、这非常有帮助。

    在我们的示例中、该拓扑是首选。 从功能的角度来看、150 µF 大容量电容器的物理放置不需要直接放置在连接器上、在这方面没有高频去耦电容器那么重要。 因此、将其略往上游位置不会影响正常运行或 USB-C 规范的合规性、但会影响这一点 极大地改善保护 可能连接外部 VBUS 电源的场景中。

    再次感谢您的帮助—非常感谢您的支持!

    此致、
    NIR