Type-C 接口如何应对液体腐蚀?

news/2025/3/11 9:56:27/

参考自:USB Type-C Cable and Connector Specification V2.4

Type-C 接口腐蚀的原理

平常我们用的 USB Type-C 接口,没连接设备时,里面的源端或双角色端口会把 CC 引脚电压提到 3V - 5.5V。要是这时候接口进了像汗水、自来水这类能导电的液体,就相当于在引脚间搭了 “电桥”。

当引脚间电压差超过几百毫伏,金属引脚里的原子会失去电子,变成离子跑到液体里。这些带电离子会从电压高的引脚往低的那边移动。离子移动会带来麻烦——

  • 一是金属引脚的金属会慢慢变少,或者表面生成导电差的氧化物,导致引脚连接断开,或者电阻变大,这会让设备数据传输出错、充电异常。
  • 二是离子移动可能使引脚间长出 “树枝” 状金属晶体,或者金属颗粒沉积在塑料表面连接引脚,造成短路,短路会让电流过大,烧坏元件,甚至引发危险。

在这里插入图片描述

从图中可以看到,USB Type-C 连接器的引脚表面覆盖着镍钯镀层。这是一种常见的金属表面处理工艺,目的是增强引脚的性能。镍具有良好的耐腐蚀性,可以保护内部金属不被轻易氧化或腐蚀,延长引脚的使用寿命。钯则具备优秀的导电性和抗硫化性能,能确保引脚在传输电流和信号时的稳定性和可靠性,减少信号损失和接触电阻。在这张图片里,尽管有镍钯镀层,引脚依然受到了腐蚀,说明进入连接器的液体腐蚀性较强,或者引脚间存在较高电压差,使电化学反应突破了镀层的防护。

图中 CC 引脚附近特别标注了 “Cu dendrites”,也就是铜树枝状晶体。当含电解质的液体进入 USB Type-C 连接器后,在引脚存在电压差,发生电化学反应。铜作为引脚的组成金属之一,金属铜原子会失去电子变成铜离子进入液体中。这些铜离子会在电场的作用下移动,随着时间推移,它们会在特定位置沉积并逐渐生长,形成类似树枝状的晶体结构。这些铜树枝状晶体的生长可能会连接不同的引脚,从而严重影响 USB 设备的正常工作。

液体检测方法

  • 液体测量法: 通过测量引脚间液体泄漏效应检测液体。干燥时测量引脚偏置到已知电平,潮湿时 DC 电压或信号会耦合到测量引脚,可由比较器或 ADC 读取。该方法复杂度低,但对液体敏感性一般,存在漏检和误检情况。
  • 脉冲测量法: 向测量引脚驱动脉冲,经串联电阻后,通过定时器和比较器测量引脚电压上升或下降过阈值的时间来检测液体。干燥时引脚电压快速过阈值,潮湿时因液体和相邻引脚负载影响,电压变化变慢。该方法复杂度稍高,敏感性一般,也存在漏检和误检,但误检率低于液体测量法。
  • 阻抗测量法: 通过测量测量引脚的阻抗检测液体,如采用 I - V 测量法对比 “干” 状态下的幅度和相位变化判断干湿情况。该方法复杂度高,但敏感性高、误检率低。

为此,可能需要在 Type-C 连接器中增加额外的引脚来进行液体监测:

在这里插入图片描述

检测后的动作

当带 USB Type-C 接口的设备检测到液体,会先进入 “错误恢复”,再切换到 “腐蚀缓解” 状态。

在 “腐蚀缓解” 状态下,接口要把 CC1 和 CC2 引脚通过小电阻拉低,电阻比规定最大值小,且比 Ra 还小,这样能大幅降低引脚电压,抑制腐蚀。

若设备一次只能拉低一个 CC 引脚,那就只给一个引脚接电阻,另一个开路。但要时刻监测开路引脚的电压,一旦因设备反向插入使其电压升高,就得马上交换两个 CC 引脚的状态。

当设备连接到处于 “腐蚀缓解” 状态的接口时,会依据检测到的电阻情况进入不同状态。检测到两个 Ra 电阻,进入 “连接等待 - 源端” 状态做连接准备;只检测到一个 Ra 电阻,就保持 “未连接 - 源端” 状态;检测到双角色端口连接一个 Ra 电阻,就继续进行端口角色切换。

在这些状态中,为防腐蚀,电源相关电压都设为 0V,CC 引脚被对端电阻拉低,其他引脚开路或拉低。等检测不到液体了,接口就退出 “腐蚀缓解” 状态,恢复正常。


http://www.ppmy.cn/news/1578312.html

相关文章

自然语言处理:最大期望值算法

介绍 大家好,博主又来给大家分享知识了,今天给大家分享的内容是自然语言处理中的最大期望值算法。那么什么是最大期望值算法呢? 最大期望值算法,英文简称为EM算法,它的核心思想非常巧妙。它把求解模型参数的过程分成…

【数据挖掘】知识蒸馏(Knowledge Distillation, KD)

1. 概念 知识蒸馏(Knowledge Distillation, KD)是一种模型压缩和知识迁移技术,旨在将大型复杂模型(称为教师模型)中的知识传递给一个较小的模型(称为学生模型),以减少计算成本&…

c# 修改邮件附件名称

在C#中修改邮件附件的名称涉及到使用.NET框架中的邮件发送功能,通常是通过System.Net.Mail命名空间中的MailMessage类来实现的。如果你想在发送邮件之前修改附件的名称,你可以通过Attachment类的构造函数或者在添加附件之后修改Attachment对象的Name属性…

贪心算法解题框架+经典反例分析,效率提升300%

贪心算法是一种在每一步选择中都采取当前状态下的最优决策,从而希望最终达到全局最优解的算法策略。以下从其定义、特点、一般步骤、应用场景及实例等方面进行讲解: 定义与基本思想 • 贪心算法在对问题求解时,总是做出在当前看来是最好的选…

Unity--Cubism Live2D模型使用

了解LIVE2D在unity的使用--前提记录 了解各个组件的作用 Live2D Manuals & Tutorials 这些文件都是重要的控制动画参数的 Cubism Editor是编辑Live2D的工具,而导出的数据的类型,需要满足以上的条件 SDK中包含的Cubism的Importer会自动生成一个Pref…

vim 编写/etc/docker/daemon.json文件时,E212: 无法打开并写入文件

目录 问题描述 解决方法 1、创建/etc/docker目录 2、打开/etc/docker目录 3、创建daemon.json文件 4、vim 编辑daemon.json文件 问题描述 当我们输入代码:vim /etc/docker/daemon.json时,报E212: 无法打开并写入文件错误,如下图 vim /e…

利用Python爬虫获取衣联网商品详情:实战指南

在电商领域,获取商品详情是数据分析和市场研究的重要环节。衣联网作为知名的电商平台,提供了丰富的服装商品资源。本文将详细介绍如何利用Python爬虫技术获取衣联网商品详情,并确保爬虫行为符合平台规范。 一、环境准备 (一&…

Orale数据文件加错位置,你直接rm引发的故障

数据库可能面临硬件故障、人为错误、恶意攻击、自然灾害等多种潜在风险,那么今天这个故障就是由于业务人员加错数据文件的位置,然后直接从物理层面rm -f了,导致了生产的故障! 以下是针对Oracle数据库物理删除数据文件后的快速修复…