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[提問] PTC在USB端口保護(hù)的應(yīng)用

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發(fā)表于 2013-2-1 09:53:17 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
一、基本介紹

PTC是英文Positive Temperature Coefficient 的字頭縮寫,意思是正的溫度系數(shù),泛指正溫度系的半導(dǎo)體料或元器件。通常我們提到的PTC是指正溫度系數(shù)的熱敏電阻;與PTC相對(duì)應(yīng)的是Negative Temperature Coefficient,負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,又叫NTC,它的特性與PTC正好相反,即超過一定的溫度時(shí), 它的電阻值會(huì)隨著溫度的升高呈階躍性的迅速下降。
      PTC
熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導(dǎo)體電阻,當(dāng)?shù)陀诰永餃囟葧r(shí), 它的電阻值將不隨著溫度的升高而發(fā)生明顯的變化;一旦超過居里溫度時(shí), 它的電阻值將隨著溫度的升高呈階躍性的迅速增高. 其電阻值的變化相對(duì)于溫度的變化不成正比,是非線性,又稱為非線性熱敏電阻,我們利用PTC的這個(gè)特性,可以研制并生產(chǎn)出不同使用條件下的過流保護(hù)器件。

二、PTC熱敏電阻的發(fā)展:

     1950年荷蘭PHLIPS公司的海曼等人,在做半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)這種電阻率具有很高的正溫度系數(shù),存在很強(qiáng)的PTC效應(yīng), 于是探索這種現(xiàn)象的機(jī)理和應(yīng)用,很快成為引人矚目的研究課題.
      
幾十年來, 在世界眾多科學(xué)工作者的努力下,在許多方面取得了重大突破.不僅理論日臻成熟, 其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大. 隨著研發(fā)和設(shè)計(jì)工程師對(duì)PTC熱敏電阻的了解越來越深刻,許多新用途不斷被開發(fā)出來。

三、PTC的種類:

    PTC發(fā)展到目前為止,有兩種類型:

①、PPTC類:高分子類正溫度系數(shù)熱敏電阻。

②、CPTC類:陶瓷類正溫度系數(shù)的熱敏電阻。

四、PPTC是什么意思?

PPTC Polymer  Positive Temperature Coefficient 的縮寫,是高分子(聚合物)正溫度系數(shù)熱敏電阻,簡(jiǎn)稱高分子 PTC,或叫作 Poly Switch (高分子開關(guān))元件,因它在高阻狀態(tài)和低阻狀態(tài)之間可變(自動(dòng)復(fù)位),而常用作過電流、超溫度的電流限制。所以是電路中較為理想的過流保護(hù)元件,通常叫作過流保護(hù)器或自恢復(fù)保險(xiǎn)絲、自復(fù)保險(xiǎn)絲、自復(fù)過流保護(hù)器等。

萬瑞和公司專業(yè)生產(chǎn)的“萬和”牌自復(fù)位過流保護(hù)器(WH)系列產(chǎn)品,就是PPTC,目前,已廣泛應(yīng)用于國(guó)際國(guó)內(nèi)的下列產(chǎn)品之中:家電產(chǎn)品、通訊產(chǎn)品、影音設(shè)備、電動(dòng)玩具、電動(dòng)工具、各種電源、充電機(jī)、各種燈具、計(jì)算機(jī)及外設(shè)、汽車電器、美容美發(fā)器產(chǎn)品、醫(yī)療設(shè)備、安防產(chǎn)品、工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備等領(lǐng)域,目前已成為該行業(yè)的主流供應(yīng)商。

深圳市萬瑞和電子有限公司,是一家專業(yè)生產(chǎn)自復(fù)位過流保護(hù)器的高新科技企業(yè)。公司擁有先進(jìn)的儀器設(shè)備及全電腦監(jiān)控的自動(dòng)生產(chǎn)線;不僅通過了ISO90012000質(zhì)量體系認(rèn)證、ISO140012004環(huán)境體系認(rèn)證及ULTUVCQC等多項(xiàng)安規(guī)認(rèn)證;而且所有產(chǎn)品均符合歐盟的RoHS指令要求和中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部的SJ/11363-2006標(biāo)準(zhǔn)。

五、USB規(guī)范

USBUniversal Serial Bus)規(guī)范(譯作:通用串行總線)是由CompaqDigital EquipmentIntelMicrosoftIBMNECNorthern  Telecom7家公司19941月提出,1996年推出USB1.0,傳輸速率1.5MbpsUSB1.1,傳輸速率12Mbps

20004月由CompaqHPIntelLucentMicrsoftNECPhilips正式對(duì)外發(fā)布USB 2.0,它兼容所有USB 1.0外部設(shè)備及電纜線等,傳輸速率達(dá)480Mbps ,電氣參數(shù)5V500mAUSB 2.0憑借優(yōu)異的綜合性能、支持熱插拔即插即用的特點(diǎn),在業(yè)界巨頭的鼎力支持下,已完全成為了PC不可缺少的標(biāo)準(zhǔn)配置,眾多電腦外設(shè),例如:打印機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、DV等,紛紛支持USB規(guī)范。

USB 2.0的傳輸速率只有480Mbps,可向外設(shè)提供的功率只有2.5瓦特(5V×500mA),

在傳輸大容量的高清圖片信息時(shí),例如高清影視作品,速率明顯不夠,且輸出功率偏小,對(duì)有較大功率的外設(shè),例如工作功率大于2.5瓦特的音響,不能支持。

因此,200811月,在IntelHP、微軟、NECTIST-NXP等公司的大力倡導(dǎo)下,聯(lián)合推出了,USB3.0規(guī)范,它兼容USB2.0,傳輸速率可達(dá)5G bps,考慮到需要處理同步信號(hào),實(shí)際速率比USB 2.08.3倍;電氣參數(shù)為5V,工作電流高達(dá)900mA,外形為與USB2.0區(qū)別,為藍(lán)色插座。

六、存在問題及解決辦法

我們知道,支持USB端口的外設(shè),用戶在與主機(jī)相連時(shí),最大的方便之處就是支持熱插拔,即插即用;但正因?yàn)槿绱耍脩羧羰褂貌划?dāng)時(shí),極其容易造成主機(jī)的USB Host端的瞬間電流增大,增加了電腦主板的南橋燒毀的風(fēng)險(xiǎn);在USB 2.0時(shí)代,因?yàn)槎丝诘墓ぷ麟娏髦挥?font face="Times New Roman">500mA,傳輸速率也只有480Mbps,情況還不是很嚴(yán)重,USB2.0的端口是否需要設(shè)計(jì)過流保護(hù)措施,在正式發(fā)布的規(guī)范中,并沒有特別的指出。眾多主機(jī)廠商,僅僅在幾款高檔機(jī)型上,設(shè)計(jì)了保護(hù)措施。

但是,時(shí)間來到了USB3.0時(shí)代,,前面已經(jīng)介紹,由于傳輸速率傳輸速率可達(dá)5G bps

端口的工作電流高達(dá)900mA,熱插拔帶來的隱患急劇增大,若沒有設(shè)計(jì)保護(hù)措施,極易燒毀主機(jī)板上處理高速數(shù)據(jù)存取的南橋芯片,因此在USB3.0的規(guī)范的11.4.1.1.1 Over-Current Protection一節(jié),專門提出,主機(jī)端一定要有可恢復(fù)的過流保護(hù)的措施,請(qǐng)看附圖:

目前市面上,雖然支持USB3.0規(guī)范的電腦主板還不是主流,但主板的一線廠商,例如:技嘉、華碩、微星等,早在1年前已紛紛推出各自支持USB3.0規(guī)范的產(chǎn)品,相信在不久的將來,支持USB3.0規(guī)范的主板,將會(huì)成為大眾的標(biāo)準(zhǔn)配置。

七、USB端口保護(hù)常用型號(hào)規(guī)格

針對(duì)USB規(guī)范的端口保護(hù),萬瑞和公司專門推出了系列貼片類PTC,封裝為0805/1206/1812/2920,但推薦常用的型號(hào)為:

1USB2.0端口的保護(hù)

    1206-075, 1206-110,1812-075,1812-110

2USB3.0端口的保護(hù)

    1206-150,1812-150,1812-260  

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