电路设计上经常需要设计USB接口,但是很多情况下,这个USB接口的Vbus电容接的很随意,因为应用场景很简单,也没有进行规范性测试,只是能用就好。但是在一些特别的场景上,对USB接口的兼容性要求很高,这时就发现USB接口电容,很多人都没有注意,设计并不满足要求。
另外USB接口的做主设备时,要求对外供电,电容越大对电路电压影响越小,但是做从设备时,电容小的,对主设备拉的电流要小点,但是太小了,又影响后面电路稳定工作,而支持OTG双角色的设备呢,到底是大还是小呢?感觉还不好确定。
其实在USB规范里面,还真的认真分析了各种场景,并给出了规范值。
主设备USB端口:
在USB2.0规范里面,下行端口,给出的要求是最小120uF,就是对外供电的端口,供电能力,也做了说明,是最大500mA。
在USB3.0规范里面,下行端口,给出的要求还是最小120uF,但是对外供电能力有更新,提高到900mA;
在USB3.2规范里面,下行端口,对外供电能力又有更新,提高到1500mA,但是给出的电容要求还是最小120uF。
对比这3个规范,对电容的需求看,如果单纯从供电能力考虑,这个120uF,最开始还是有足够裕量的。为什么规范要求这么大的电容,我们不得而知,但是有一种主设备电源共模干扰导致的USB共地对接的损坏情况,可能需要考虑。
从设备USB端口:
从设备的USB端口的电容,倒是很统一,一直是最大10uF,最小1.0uF。
OTG双角色设备USB端口:
OTG双角色USB端口,既要对外供电,按照上面描述,电容要求120uF,又有从外面取电的场景,电容不能超过10uF,看起来都无法满足。其实多虑了。
实际上,OTG双角色USB端口,是先插入检测,然后供电,所以对电容要求不高。OTG规范里面要求的是最大6.5uF,最小1.0uF。
当USB端口检测到ID信号由高变低,USB控制器收到这个信号,就认为自己是要做主设备,要对外供电,然后再打开USB供电开关,这样电容不用要求很大。
当USB端口检测到Vbus信号由低变高,USB控制器收到这个信号,再次通过ID信号确认,如果ID为高,就认为自己是要做从设备,不用对外供电。