USB充电端口已成为现代车辆信息娱乐系统的重要组成部分。|汽车USB 2.0和5 V Type-C解决方案提供充电和稳健的数据线保护( 二 )

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【USB充电端口已成为现代车辆信息娱乐系统的重要组成部分。|汽车USB 2.0和5 V Type-C解决方案提供充电和稳健的数据线保护】图2.围绕单ICUSB控制器解决方案构建的汽车USB电源系统的简化框图

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图3.线缆压降补偿工作原理

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图4.LT8698S/LT8698S-1的强大保护功能
针对汽车环境提供强大保护
汽车环境存在多种危害，为此必须保护USB主机。这些危害包括线缆故障导致数据线承受电池电压或接地，以及USB插座处的大ESD冲击。图4显示了如何保护USB主机免受这些危害影响。
LT8698S的HD+和HD–引脚可承受高达20VDC ，并阻止高达8kV的接触放电和15kV的空气放电IEC61000-4-2ESD事件，同时也能保护主机免受这些恶劣状况的影响。此外， USB5V、OUT/ISP和BUS/ISN引脚可承受输出电压故障，包括高达42V的直流电压。发生输出故障时，闩锁和自动重试功能可精确限制平均输出电流。
虽然许多USB端口控制器IC需要数据线上有外部钳位二极管或电容来提供ESD保护（这会增加成本和材料，同时可能降低信号完整性），但LT8698S不需要。
数据线开关不仅能够承受前面所说的直流故障和ESD事件，而且有助于实现出色的信号完整性。具体说来， HD+和HD–引脚的–3dB带宽为480MHz（典型值），这已经过生产测试。图5显示了根据USB2.0规范在测试平面2的演示板上测得的高速传输眼图。该图显示其符合USB模板1、测试平面2限值，并且有充足的裕量。

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图5.在演示板上测得的高速USB2.0眼图。所示为模板1要求。
兼容并支持广泛的充电器特性
本例中使用的控制器IC与多种USB连接器类型和充电器特性兼容，如表1所示。我们来看一下单个控制器在USBType-C5V、3A解决方案(15W)中如何工作。
图6显示了具有线缆压降补偿的USB5V、3AVBUS稳压器的原理图。此电路选择8mΩ的RSEN电阻值来支持高达3A的输出电流， SYNC/MODE引脚接地以使能跳脉冲工作模式，降低轻载电流时的开关频率和静态电流。
LT8698S还支持USBBC1.2DCP模式，该模式可提供高达1.5A的充电电流，支持大电流充电能力。当用作DCP端口时， D+和D–线路短接，没有数据传输。
许多便携式设备制造商开发了专有充电器协议。同样的，这些厂商专有的充电器协议以及对应的最大充电电流（如2.0A、2.4A、2.1A和1.0A）也受支持。主机微控制器可以通过控制三个SEL引脚来实现这些充电器协议。
图7显示了2.4A/1.5AUSB充电器的原理图。在此应用中，微控制器利用LT8698SSTATUS引脚和IMON电流监控器提供的信息，通过控制SEL1-3输入引脚来选择所需的充电器协议。这样，微控制器就能优化便携式设备的充电特性，从而以尽可能大的电流安全充电。
表1.LT8698S/LT8698S-1与多种USB连接器类型、充电器协议和数据接口的兼容性

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图6.5V、3A、USBtype-C应用

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图7.带电流监控器的2.4A/1.5A自动协议检测充电器
EMI解决方案
汽车电子系统电源的一项关键要求是低EMI ，通常需要满足CISPR255类排放标准。 LT8698S采用SilentSwitcher?2技术进行设计，使得USB电源能够满足这些严格的汽车EMI标准，而不会牺牲解决方案的尺寸、效率和鲁棒性。