【技术大神】USB OTG电源线路设计小提醒
随着USB OTG的广泛应用，我们的很多移动设备譬如平板电脑和手机等大部分都普及了这种功能。在USB OTG这部分硬件设计线路里，世强代理的圣邦微电子(SGMICRO)在DC升压，USB2.0模拟开关USB过流保护开关，都有很好的方案。
本人在Intel某平台USB OTG电源线路设计中，曾经遇到USB负载过流测试，引起USB保护开关经常损坏的问题。下面与各位大虾分享下此Bug发生原因与解决方案，希望对大家后续的设计有个小提醒。
1）线路原理 (参考如下线路图)
• USB Slave and Host切换开关使用SGMICRO SGM7228YWQ10G/TR；
• 电池升压到5V IC使用SGMICRO SGM66051-5.1；
• USB Host保护开关使用SGMICRO SGM2551AYN5G/TR；
• Micro USB ID pin作为识别USB Host and Slave pin，这个pin连接到CPU。具体步骤为CPU根据此pin的状态，用其GPIO控制USB_EN和USB_PWR_SW，从而控制升压IC和USB保护IC的开关。
2）USB保护开关损坏之原因分析
我们在USB HOST模式下，在长时间过流负载冲击测试的时候，发现SGMICRO SGM2551AYN5G/TR经常损坏。
• 原因分析
测试量时发现，当USB保护开关OCP发生的时候，VBUS_OUTPUT电压达到8.8V，而SGM2551AYN5G/TR输入电压(VBUS_OUTPUT)Spec定义最高为6V。长时间的OCP导致此IC输入PIN不停的受到8.8V电压的冲击，从而导致此IC损坏。
• 为什么会有8.8V电压的产生呢？
原因是USB保护开关OCP启动之后，VBUS_OUTPUT这里的电压的输出被关断，导致SGM66051-5.1输出产出Inrush电压。
3）找solution
• 为了解决Inrush的问题，我们增加了2个5.1V的稳压二极管（如下图所示）。
• 测试信号时发现，当USB保护开关OCP发生的时候，VBUS_OUTPUT电压最高为5.48V。我们将20台机器进行连续7天的冲击测试，发现没有再出现USB保护开关再损坏的问题。
4）总结
USB过流保护IC损坏的问题，如果不特意测试USB过流保护，或者说test coverage不够完善的话，一般比较难发现，所以我认为，一个完善的严格的测试体系，可以帮研发找到bug，解决bug。
作为设计者，在设计线路的时候尽量考虑周全，一定要考虑一些worse case以及线路上电关电的时序情况，以免造成漏电甚至IC damage的严重情况。
圣邦微的DC-DC，模拟开关，功放等电子器件，经过我们的大量使用和验证，已经应用在全球Tier1客户的许多平板，笔记本，手机，工控机等产品中，品质非常优异，性价比高，值得信赖。
作者：Bati.Fan
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莺莺 Lv7. 资深专家 2016-07-27圣邦微产品之前用过，性能比较稳定。 -
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宏图 Lv4. 资深工程师 2016-07-27在设计线路的时候必须考虑周全，否则导致设计的产品失败。 -
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饮水者 Lv8. 研究员 2016-07-27大神的文章写的很专业，详尽，有理有据，令人佩服。 -
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咖啡加奶 Lv8. 研究员 2016-07-27现在USB OTG应用领域很多很广。 -
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莺莺 Lv7. 资深专家 2016-07-27圣邦微电子器件性价比高，值得信赖。 -
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莺莺 Lv7. 资深专家 2016-07-20写的挺有指导意义的，支持一下。 -
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咖啡加奶 Lv8. 研究员 2016-07-20值得收藏，分享给大家一种新的设计方案。- 世小强回复： 恭喜您获得热评礼！
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莺莺 Lv7. 资深专家 2016-07-20圣邦微这个牌子的产品还是值得大家信赖的。 -
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饮水者 Lv8. 研究员 2016-07-20USB OTG现在在很多产品设备上都有应用。 -
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宏图 Lv4. 资深工程师 2016-07-20大神的建议提醒很实用，收藏先。
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型号- 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SGMICRO DC/DC转换器选型表
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产品型号
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品类
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CH
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Enable
|
Vcc (Min)(V)
|
Vcc (Max)(V)
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I_OUT(mA)
|
Frequency (kHz)
|
Iq (μA)
|
SHDN Iq(μA)
|
Package
|
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SGM6010
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DC/DC Synchronous Rectifier Buck Converters
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1
|
L
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3
|
5.5
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3000
|
300 to 2000
|
0.41
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2
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TDFN-3×3-10L
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选型表 - SGMICRO 立即选型
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SGMICRO负载开关选型表
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产品型号
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品类
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Vcc (Min)(V)
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Vcc (Max)(V)
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Iq (μA)
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Continuous Output Current (mA)
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Current Limit(mA)
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Soft-Start
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Package
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SGM2521
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Load Switch
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4.5
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24
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170
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2000
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Programmable (260~2000)
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Soft-Start
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SOIC-8 TDFN-2×3-8BL
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选型表 - SGMICRO 立即选型
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现货市场
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提供全面表征产品器件耗电特征及功耗波形、快速瞬态效应、电源优化、表征和仿真测试服务，使用直流电源分析仪测量精度达50µV，8nA，波形发生器带宽100kHz，输出功率300W，示波器200kHz，512 kpts
实验室地址： 深圳/苏州 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
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