請想像一下這種常見情況：電腦上沒有備用的通用（USB）端口。您所有的個人設備均已連接。在大多數情況下，我會攜帶手機，智能手錶，藍牙耳機和Wi-Fi分享器-所有這些只能通過USB端口充電。當我需要備份電腦上的文件時，經常使用USB隨身碟。在汽車中為設備充電時，我使用標準的USB端口。USB無處不在！它根深蒂固於我們的日常生活中，因此它是我們每一次數位體驗的一部分。
USB Type-C是最新的連接器之一，它在尺寸以及如何連接到主機和周邊設備方面與以前的版本有明顯的不同。USB Type-C設計為沒有方向性，可以面朝上或朝下插入，並且在上下兩側由相同的12個針腳組成，總共24個針腳。對於數據傳輸，USB Type-C支持高達40Gbps的速度，並藉助USB供電（USB PD）來提供高達100W的功率。以前的USB版本仍支持5V的VBus電壓，若是使用USB PD，外圍設備可以選擇高達20V的VBus電壓。最大電流已增加到5A，使最大可輸出功率20x5 = 100W。借助USB PD功能，設備可以以更快的速度充電，這使得USB Type-C在手機充電中非常受歡迎，常應用於行動電源，無人機和一些最新的筆記本電腦。如果所有應用都不需要USB PD的功能，則VBus也可以在5V時提供3A能力，可提供15W功率。USB Type-C可以向下相容先前的USB版本，包括USB 2.0和USB 3.0。也可支援影像傳輸協定（例如DisplayPort和HDMI）通過備用模式，另外可能需要在電纜的一端連接一個轉換器。
圖1. USB C型引腳配置
USB Type-C的引腳配置
圖1顯示了USB Type-C的引腳配置。有兩對差分對（D +和D-），四對SuperSpeed +（Tx + / Tx-和Rx + / Rx-），兩個配置通道（CC）引腳，兩個（SBU）引腳，四個VBus引腳和四個接地引腳（請參見下表1）。
表1：USB Type-C的引腳配置
SBU引腳對應於低速信號，並用於（Alt模式）的操作。在Alt模式下，USB Type-C直接連接到HDMI或顯示端口設備，並通過USB Type-C電纜傳輸顯示信號。USB Type-C的此功能可在單個端口中傳輸許多影像資訊，而無需任何其他電路。
配置通道（CC）引腳對應於插頭正插反插方向和連接管理的通信和配置。供電（USB PD）選項的通信通過CC引腳（也稱為VCONN引腳）完成。USB Type-C端口的兩個CC引腳其中之一可用於方向檢測，而另一個用於啟動電源傳輸。
USB Type-C的ESD保護
保護USB接口免受靜電放電（ESD）的影響非常重要。每天我們都會多次從電子產品中插入和拔出USB電纜，並且當我們觸摸或接合USB端口時，很可能會產生靜電放電。這些ESD事件既可以由用戶（人體）產生，也可以由電纜上存儲的電荷產生。靜電尖峰可以達到數以萬計的電壓，容易損壞USB收發器的敏感CMOS結構。因此，每個USB引腳的ESD保護不僅重要，應該說是不可或缺的。考慮到USC Type-C端口的尺寸小且其24引腳非常接近，因此保護端口免受ESD的挑戰非常大。兩組相反的12個引腳設計得非常接近，以致在將端口插入設備時會發生短路。如果導電的顆粒碰巧在引腳之間形成意外連接，也會發生短路的情況。因此始終需要瞬態保護器來防止這種短路情況。
SBU和CC引腳保護： 考慮到USB Type-C插頭的尺寸很小且引腳位置緊密，單線瞬態電壓抑制器（TVS）二極管非常適合保護端口免受ESD事件的影響。而且，TVS二極體對於設計人員來說也更容易進行佈局和走線。參考圖1中的引腳配置，我們可以看到CC引腳和SBU引腳緊鄰VBus引腳。VBus引腳可以達到20V，因此，如果發生短路情況，CC引腳和SBU引腳將暴露於20V。在這種情況下，需要一個擊穿電壓最低為20V的TVS二極管來保護CC和SBU引腳。Semtech的µClamp2411ZA能夠承受高ESD，根據IEC 61000-4-2，其電壓範圍為±20kV（空氣放電）和±17kV（觸點放電）。µClamp2411ZA是一款雙向TVS二極管，其工作電壓24V，具有1Ω的低動態電阻，並採用超小型0201封裝。
VBus引腳保護： 保護VBus引腳需要一個TVS二極管工作電壓超過20V，但是還要響應時間短，箝位電壓低。在保護VBus引腳期間，不允許器件性能下降。低電容不是保護VBus線路的考慮因素，因為它通常對寄生電容不敏感。Semtech的µClamp2271P非常適合保護VBus引腳。大功率μClamp的工作電壓為22V，峰值電流為8/20us 25A。圖2顯示了VBus，CC和SBU引腳的TVS保護選項。
高速差分線路保護： Tx + / Tx-和Rx + / Rx-線路用於超高速接口和備用模式。傳輸和接收支持10Gbps的數據傳送，對於高速訊號，超小的寄生電容對於保持信號完整性至關重要。Semtech的RClamp3371ZC具有符合IEC 61000-4-2的±17kV（空氣放電）和±10kV（接觸放電）的高ESD耐壓特性，以及3.3V的工作電壓，最大0.25pF的電容。RClamp採用小型0201（0.6 x 0.3 x 0.25mm）封裝。
D + / D-線路保護： D + / D-線路用於USB 2.0接口。可以使用Semtech的RClamp4021ZA二極體來保護這些線路。RClamp4021ZA是4V TVS二極體，最大寄生電容為0.55pF，低動態電阻為0.12Ω。它還採用超小型0201（0.6 x 0.3 x 0.25mm）封裝。圖2顯示了所有差分線路的ESD保護選項。
圖2. USB-C端口的ESD保護
USB Type-C接口具有超快的數據傳輸速度和出色的功率傳輸能力，因此在消費市場，手持式和工業電子設備中非常受歡迎。隨著這些端口的普及，它們通常有機會受到更多的ESD影響。嚴格地說，必須妥善保護USB端口免受ESD威脅的危險是至關重要的事。沒有用戶希望由於ESD事件而遭受耳機或智能手機的損壞。Semtech高效且值得信賴的TVS產品可保護許多世界上最受歡迎的電子設備。這些解決方案是保護USB 2.0和USB Type-C接口的理想選擇-使消費者能夠享受連接其高性能電子產品的流暢，不間斷的體驗。