USB3.0过电流保护PPTC组件应用解决方案

随着高新技术的不断提升，外围设备也在不断更新换代，在USB应用方面，USB3.0除了提升速度外，同时对电力的供应也有所提高。针对业界常用的过电流保护组件高分子正温度系数热敏电阻(PPTC)做介绍，并于在USB 3.0的应用下比较与低电压半导体开关的差别。

此外，我们将对USB 3.0与USB 2.0的差异，提出USB 3.0过电流保护 PPTC 组件应用建议，并以新一代薄型低电阻表面粘着PPTC组件为例说明新的导体材料开发进程，透过运用新材料，可为当前的超薄型电子产品提供良好过电流保护。

由于电子产品对速度、功率的要求不断提高，自去年11月USB 3.0规格底定后，除了速度提升至5Gbps外，对电力供应的要求也从500mA提高到900mA。不管是在系统端或是组件端，新的速度和功率都带来了全新挑战新规格涵盖了新的数据传输协议、电源管理架构，到确保资料成功地在主机及装置间传输。不过，在这些USB 3.0的升级中，唯一没有改变的，就是对于安规的要求。系统工程师现在需要分配足够的电力到这些连接埠，并谨慎地整合‘过电流保护’功能。

目前I/O连接埠的设计通常有整合电源线，直接供电到外围设备，或提供电力读取装置端中EEPROM的资料。为了防止在未连接的状态下发生短路，或连接上装置后发生的异常状况造成过电流，这些电源接脚都需要做好保护的功能。PPTC是非常适合提供此种保护的组件之一，而且也成为了电子设计中的主流，符合各种规范需求或安规要求，如UL 60950。

用于过电流保护的PPTC

PPTC是一种非线性、根据温度而变化的电阻。一般情况下，PPTC组件拥有极高的导电度，所以电路可以正常运作。但是当过电流状况发生的时候，此高电流会在PPTC组件上产生足够的能量(焦耳热效应)以超过其转移温度，造成104到106倍的电阻值弹跳。因此可排除过电流状况，达到保护电路及组件的目标。

在USB 3.0的规范中，明确要求使用限电流组件作为电源端之保护，而PPTC组件及低电压半导体开关常被用来做此限电流的解决方式。大部分的时候，基于多种考量，工程师比较偏好使用PPTC组件来防止电路受到损害。因为可支配的电流量在USB 3.0中提高了，限电流的组件需要通过更多电流，但却同时要保持一定的压降。表1为在USB 3.0应用中，PPTC组件与低压半导体组件的比较，在价格、阻值、最大故障电流能量及静电敏感度等方面均更具优势。