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標(biāo)題:
PTC在USB端口保護(hù)的應(yīng)用
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作者:
liia9eCr
時(shí)間:
2013-2-1 09:53
標(biāo)題:
PTC在USB端口保護(hù)的應(yīng)用
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
是
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(wàn)瑞和公司專業(yè)生產(chǎn)的“萬(wàn)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(wàn)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
ISO9001
：
2000
質(zhì)量體系認(rèn)證、
ISO14001
：
2004
環(huán)境體系認(rèn)證及
UL
、
TUV
、
CQC
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
USB
（
Universal Serial Bus
）規(guī)范（譯作：通用串行總線）是由
Compaq
、
Digital Equipment
、
Intel
、
Microsoft
、
IBM
、
NEC
及
Northern Telecom
等
7
家公司
1994
年
1
月提出，
1996
年推出
USB1.0
，傳輸速率
1.5Mbps
，
USB1.1
，傳輸速率
12Mbps
；
2000
年
4
月由
Compaq
、
HP
、
Intel
、
Lucent
、
Micrsoft
、
NEC
、
Philips
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)
5V
，
500mA
。
USB 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。
但
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，
2008
年
11
月，在
Intel
、
HP
、微軟、
NEC
、
TI
、
ST-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 2.0
快
8.3
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�，用戶若使用不�?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(wàn)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：
1
、
USB2.0
端口的保護(hù)
1206-075, 1206-110,1812-075,1812-110
2
、
USB3.0
端口的保護(hù)
1206-150,1812-150,1812-260
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