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AN-5086/D USB Type-C、CCピン 設計の検討事項

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© Semiconductor Components Industries, LLC, 2016

September, 2017 − Rev. 2

1 Publication Order Number:

AN−5086JP/D

AN-5086/D

USBType-C、CCピン 設計の項

USB 規格に非準拠の電プロトコルや障 ケースをサポートするシステムにおける、

Type−C コネクタ・ピンに対する高電!設計 の考慮項

はじめに

Type−Cコネクタをするハードウェア・システ

ムのに、はUSBコネクタ・エコシステ ムにするすべてのレガシー、、および もするがあります。Type−Cコネクタ とConfigurationチャネル(CCピン)の%&により、シ ステム'(の)*+を,-しようとする.たな/り 0みが1われています。このアプリケーションノー トでは、)*なシステム89におけるCCピンの:;

<について/りあげます。

設計考慮項–システムのESDとサージ

IEC61000−4−2 (=>、「IEC」と?ぶ)はシステム・

レベルのESDAのためのBCです。IECA はシステム・レベルのAであり、Dデバイス・

モデル(CDM: Charged Device Model)やH(モデル (HBM: Human Body Model)などのIのESDは、

JプロセスおよびMB/NいOPとしています。

Q RのICは、Jにデバイスを-Sするための TU(ESD)-SをVWし、またIECシステム・

レベルAのためにTVSのXでY -SがZされ ています。システム'(の)*+を[\する]^の _`は、システム・レベルでTVS-Sを[aし、

それをb々のICとcにdMさせることであり、これ をefすることがgにです。

=>にType−CおよびType−Cコントローラの ESD-Sにiづいて、jなTVSをkするために なをいくつかlします。

逆スタンドオフ電!

このは、gdMにCCピンをmするno のp、およびCCコントローラICのqO]Qの ために、TVSをkするときに,rすべきな です。jなsをkすると、TVSは[tシス テム-Sにuvです。スタンドオフyVRWM は、TVSJzデータシートで{|}なです。CC ピンの~、CCピンのgdMのために、VRWMに は]Qs5 Vをkするがあり、CCピンはqOに 5 Vを€えてはならず、またスタンドオフyは CCコントローラICのqO]Qyよりもくなけれ ばなりません。

ダイオード容量

‚ƒ„のセクション5.8.6では、BMCレシー バ…の†が=>のTable 1のとおり‡ˆされてい ます。

Table 1. BCM RECEIVER NORMATIVE REQUIREMENTS

Name Description Min Nom Max Unit Comment

cReceiver CC Receiver Capacitance

200 − 600 pF The DFP or UFP system shall have capacitance within this range when not transmitting on the line

CCレシーバ…のcReceiver†は200〜600 pF で、これはPDnに‰Š‹をŒえます。CCŽ

にあるTVSダイオードなどのデバイスは、…がこ のを€えないようにするがあり、かつ に]…†を‘’できなければなりません。

システムで“RdMするjなTVSをkすること により、ダイオード…のみをmしCCラインに”

Rな…がZされるのを•できます。

ブレークダウン電!

ブレークダウンyとは、TVSダイオードでグラ ンドへの%+が˜™にくなるysで、カソ ードからアノードへQœがœれます。Figure 1に

ž}なTVS I−VŸ をlします。VBRの¡でTVSの%

+がgにくなると、˜™にœが¢Zします。

ブレークダウンyはクランピングyにするま でt£し、クランピングyにするとTVSは[¤

}に¥¦となりグランドに§¨します。QœがTVS www.onsemi.jp

APPLICATION NOTE

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をœれると、TVSはやがて©えªきて、クランプ«

¬のダイオードが­®されます。

Figure 1. TVS I−V Curve

Type−CのCCラインnをjに¯°させ、ESD/

サージ・イベントでシステム'(が-Sされるよう にするために、³しいブレークダウンyに´µし なければなりません。Type−Cでは、CCピンの ブレークダウンyは、gdMを-¶するために 5 Vを€えるものとし、また·¸¹にはTVSが”

Rなºをグランドにœせるように、7 V»‘でなけ ればなりません。

設計考慮項 – USB規格に非準拠な電プロトコル

USB2.0の¼œ500 mAは、½¾¿Àさ

れているQ RのデバイスにとってはÁらかに“

Rであり、ÃDÄなどのÅ/プロセスÆÇデバ

イスでは、より§かつな¼をȰにする

ために、USB2.0の¼プロトコルよりもQきな

¼œをしています。USBケーブルÉのた

めに、2.4 Aを€えるœをœすのはÂjです。

Åでの¼をȰにするために、Type−COÊ コネクタをしたでは、VBUSを5 V=tにし て、デバイスの¼を§Ëしています。Type−C の>ÌÍÎ+サポートのために、Type−Cは Type−A to Type−Cケーブルのようなレガシ・アダプ タをÐ …し て い ま す 。Type−A to Type−Cお よ び Type−C to USB−mBケーブルでは、ケーブルVにV プルアップ¥¦(Rp)があります。=>に4.5.3.2.4 の¯°モデルをlします。

Figure 2. Legacy Host Port to DRP Functional Model

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この~、USB‡ÒにÓな¼プロトコルが VBUSyレベルをt£させると、CCピンもRpによ ってプルアップされます。Type−CにÔうと、Rp sは56 kWでなければなりません。これはCCライン にgのyよりいyがかかるケースが2つあ ることをµÕします。

ケース1 – Rdがイネーブルされている56

=>のEquation 1により、CCラインに\れるy をÖ×にØできます。

VCC+VBUS 0.0835 (eq. 1)

Rd= 5.1 kW、Rp= 56 kWとوします。

Table 2で、Ó¼プロトコルのVBUSy

とOÊするCCyをÚつけることができます。

Table 2. VBUS TO CC VOLTAGE WHEN Rd ENABLED

VBUS VCC

9 V 0.75 V

12 V 1.00 V

15 V 1.25 V

20 V 1.67 V

Table 2はCCラインのyがÛ }いため、この ケースではyの:;がないことをlしていま す。

ケース2 – Rdがディセーブルされている56

Rdがディセーブルされている~、CCラインは VBUSyにプルアップされることから、このケース ではCCラインにいyが\れるため-Sがで す。ただし、œは56 kWでÉされるので、ツェ ナ・ダイオードをしてyをくクランプする ことができます。Þのセクションで³しいツェナの

k_`をßÁします。jなツェナ・ダイオード をkすると、ÂjなRpをàつ!`Type−A to

Type−CケーブルにOする-Sも1うことができま

す。

ケース3 –ケーブルの迅速な挿:および=>し

USB‡ÒにÓなレガシー¼áは、VBUSy をくすることによって˜な¼を[\しま す。システムが5 V=tのyで¼しているときに ユーザが¼á/ホスト・アダプタおよびケーブルか らデバイスを/りYすと、¼áがjåイベントを ræして、VBUSƒ„をディセーブルする§いçが

¹じるケースがあります。このçÆに、Rpがまだ VBUSにŠèされている~、デバイスにはŠèされ ていないため、é´ºによってCCピンがVBUSと ê{yになり、このºはゆっくりë々にUさ

れ ま す 。

ユーザが¼áをìíくîにïした~、CCピンに gのyよりもいyがかかることになるの で、これをðñするがあります。しかし、この ケースではàèがgに§く、CCピンのé´

ºがそれほどQきいわけではありません。ツェナ・

ダイオードやTVSダイオードのような-Sデバイス をシステムに[aすると、システムへのòóを"ô できます。

設計考慮項–違法なType−A to Type−Cケーブル Figure 3にlすType−A to Type−Cケーブルで、õ のAコネクタ/ホスト・アダプタのサポートを öしました。Type−Cは÷#されていますが、

jなRp¥¦をàたないÂ^ケーブルがøùし、

\も¿Àされています。アプリケーションノート AN−6012では、Â^/!`ケーブルとそれにOする- Sのためのツェナ・ダイオードのm_`、す るjなツェナ・ダイオードのk_`についてß Áしています。

Figure 3. Example of Type−A to Type−C Cable

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関連資料

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FUSB301 − SuperSpeedスイッチÉúのûüÇUSB Type−Cコントローラ

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FUSB301A − I2CアドレスˆÈ°なûüÇUSB Type−Cコントローラ

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FUSB302 − Programmable USB Type−C Controller w/PD

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AN−6102 – USB Type−C、CCýþの-Sについて

•

AN−6105 – USB Type−Cのにおける注µ点

ON SemiconductorびON SemiconductorのロゴはON SemiconductorというをうSemiconductor Components Industries, LLC しくはそののび/またはの におけるです。ON Semiconductorは、、、トレードシークレット()との !"に#する$を%"します。ON Semiconductorの&'/ の()#*リストについては、,-のリンクからご/いただけます。www.onsemi.com/site/pdf/Patent−Marking.pdf. ON Semiconductorは01なしで、2345の&'の67を 8うことがあります。ON Semiconductorは、いかなる9の: での&'の(;<について%=しておらず、また、お>?の&'において@AのB)や)からCじたDE、

に、FG 、HG 、IJ なKLなどMNのKLに#して、いかなるDEもOうことはできません。お>?は、ON SemiconductorによってPQされたサポートやアプリケー ションUVのWXにかかわらず、すべてのYZ、[\、]^<の_`あるいはaのbcをdむ、ON Semiconductor&'を)したお>?の&'とアプリケーションについてM NのDEをOうものとします。ON Semiconductorデータシートやf?3にgされるhi<のある「a 」パラメータは、アプリケーションによってはmなることもあり、no の<iもpHのqrにより6sするhi<があります。「a 」パラメータをdむすべてのtパラメータは、ご)になるアプリケーションにBじて、お>?のuvwxy においてz{=されるようお|い}します。ON Semiconductorは、そのやそのの$の-、いかなるライセンスも~しません。ON Semiconductor&'は、C€

‚ƒや、いかなるFDA („'…†'‡)クラス3の…ˆ‰Š、FDAが‹ŒしないŽにおいてMもしくは‘のものと{される…ˆ‰Š、あるいは、’“への”•を#*

とした‰Šにおける–_—'などへの)を˜™したš›はされておらず、また、これらを)#*としておりません。お>?が、このような˜™されたものではない、hさ れていないアプリケーション)にON Semiconductor&'をœまたは)したž;、たとえ、ON Semiconductorがその—'のš›または&Ÿに してr¡があったと¢£され たとしても、そのような˜™せぬ)、また¤hの)に ¥した¦§¨から、FG、©はHG にCじるすべてのクレーム、«)、KL、q«、および¬­®¯などを、

お>?のDEにおいて°±をお|いいたします。また、ON Semiconductorとその²³、´³、、 ¥、µ¶·に#して、いかなるKLも¸えないものとします。

ON Semiconductorは¹)‰º¨/»¼½¾¹)¢です。この¿¯は()されるあらゆるYの#*となっており、いかなるÀYによってもÁÂすることはできません。

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AN−6012 FUSB301 FUSB301A FUSB302 AN−6102 – AN−6105 – す。www.onsemi.com/site/pdf/Patent−Marking.pdf

参照

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