我們生活在一個即插即用的世界里,似乎可以隨意連接電子裝置或中斷連接,無需擔(dān)心兩種裝置連接時是否會發(fā)生問題。當(dāng)然,這是一個透過各種標(biāo)準(zhǔn)推動的世界;就是這些標(biāo)準(zhǔn)讓制造商做出的USB貼片晶振產(chǎn)品能在連接時共同運作。但這也是一個可能遭到濫用或無意間誤用的世界。
有史以來最成功的一套標(biāo)準(zhǔn),或許就是通用串行總線(USB)了。一開始是連接PC與周邊裝置的便利解決方案,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為能支持種類極為廣泛的產(chǎn)品,其中許多產(chǎn)品是透過USB端口來供電,而且經(jīng)常無需使用USB總線的通訊功能。
當(dāng)PC等電氣裝置同時做為周邊裝置的電源時,就會產(chǎn)生設(shè)計上的額外考慮。設(shè)計人員需要思考的是,如何以安全可靠的方式為裝置本身及周邊裝置供電。由于現(xiàn)今USB端口十分普及,因此,在設(shè)計產(chǎn)品時利用各端口提供的5V(最高至5A)電力已成為普遍做法。作為「熱插入」技術(shù),因為低電壓石英晶振的普及,在連接裝置和中斷連接裝置之前,不需先行隔離USB端口的電源,這種便利性也助長了USB端口的流行。
雖然裝置都會有應(yīng)符合的標(biāo)準(zhǔn),但對于設(shè)計不良的產(chǎn)品來說,就算符合標(biāo)準(zhǔn)也無法提供適當(dāng)?shù)谋Wo。只要具備正確接頭,任何裝置都能插入USB端口,而供電裝置可能因選擇了不良設(shè)計和質(zhì)量不夠好的有源晶振而受到影響。
USB標(biāo)準(zhǔn)之所以簡單,部分原因在于,供電之前裝置間無需先交換信息;也就是這項功能,讓燈光或風(fēng)扇等裝置能透過USB端口運作。會這樣的原因非常簡單;如果在供電之前要先進行交握,周邊裝置中就必須備有另一個電源,才能支持裝置彼此進行通訊。這個需求的確有可能透過NFC或RFID等非接觸式通訊標(biāo)準(zhǔn)來滿足,但實際上并沒有機會加入這么劇烈的變動。
這種簡單性所付出的代價就是有可能發(fā)生故障。舉例來說,裝置可能會要求過多的電力,或在供電接腳之間產(chǎn)生短路;裝置甚至可能將來自外部的電力轉(zhuǎn)送回USB端口,導(dǎo)致供電裝置接觸到反向偏壓。制造商防止這類故障的方式,就是使用溫補晶振專為這項工作設(shè)計的電源開關(guān)。
適合的解決方案需提供多項功能,包括使用了高品質(zhì)恒溫晶振的可自動回復(fù)的過電流、短路與過溫保護機制,以及反向電流和/或電壓的防護功能。理想上,解決方案也能提供寬廣的輸入電壓范圍,因為是電源開關(guān),所以超低的導(dǎo)通電阻可以將功率損耗降到最低。緩啟動功能可確保輸出電壓具備合理的上升時間,以便同時保護來源與負載;同時,具備針對任何浪涌電流提供一定程度保護的功能,就能將假故障狀態(tài)減到最少。