闪念 / /Memos/20250505_h7957x55.md

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#Hardware/USB#Hardware/ElectronicCircuits

我最近在开发隔离 USB HUB,PCB 做了一版小迭代,于是我把元器件从旧板子上搬到了新板子上。焊接良率下降得非常严重,我折腾了好久才勉强搞定了。

当我将 DIY 的多口 USB-C PD 桌面充电站接上后,插拔了几次,发现其中一个端口被干坏了。我原以为是偶发故障,就换了个口。结果第二天继续调试 HUB 时,重新插拔了几下,充电站的另一个端口又被干坏了。这下事情就变得不那么简单了。

但在网页上查看充电站的状态,发现这两个损坏端口的 PD 控制芯片似乎还能正常通信。USB 接口到 PD 控制器的连接也没有发现断线或短路问题,功率网络上的电容 D 值也测量正常。我正好有之前换下来的、性能虽差但确定能正常工作的 PD 控制器芯片,换上后端口依然不能正常工作。这时我开始怀疑是不是通信方面出现了问题。由于 CC 网络上有 330pF 的电容器,我怀疑可能是 20V 电压窜入 CC 引脚,或是之前的接触不良导致异常高压损坏了电容器——尽管我个人觉得不太可能,但前两天我正好在其他项目遇到过电容器击穿的问题,于是决定用电桥测量一下。结果一测吓一跳:所有 CC 线的电容都测出了大约 1.3μF 的容值!而正常端口上的 CC 网络电容值大概在 200nF 左右。这显然表明问题出在电容或者 ESD 器件上。最终我单独拆件测试,确定是 ESD 器件出了问题。看来这个 ESD 器件算是“立功”了。我打算先把它换掉,但目前还不清楚到底是什么原因导致它损坏的。

可能的原因分析

综合来看,最可能的原因是我新制作的隔离 USB HUB(特别是由于其焊接良率问题)在与充电站插拔连接的瞬间,产生了异常的电气过应力,例如 HUB 内部 VBUS 与 CC 线瞬时短路导致高压倒灌,或 HUB 侧 PD 控制器工作不稳定,直接冲击并击穿了充电站上的 ESD 保护器件 D1。该 ESD 器件损坏后,其容值异常增大,严重干扰了充电站的 USB PD 通信,导致端口无法正常工作。

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