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USB4接口EOS和ESD保護(hù)方案及防護(hù)器件選型指南

東沃電子 ? 2023-05-26 10:26 ? 次閱讀
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與傳統(tǒng)的USB一樣,USB4接口也是即插即用。與之前的版本USB3.2和Thunderbolt3一樣,USB4也要通過(guò)使用USB Type-C連接器發(fā)揮功能。新老電子工程師們都知道,USB Type-C接口根據(jù)USB3.x和USB4協(xié)議傳輸數(shù)據(jù),經(jīng)常會(huì)受到電氣過(guò)載(EOS)和靜電放電(ESD)事件的影響。由于USB4接口體積更加小巧,內(nèi)部元器件集成化程度更高,受到靜電浪涌危害的可能性會(huì)更大。為此,在USB4端口電路設(shè)計(jì)時(shí),需要選用合適的ESD靜電保護(hù)二極管為其護(hù)航。

對(duì)于USB高速接口浪涌靜電保護(hù)選用ESD靜電保護(hù)二極管時(shí),東沃電子技術(shù)建議需考慮以下幾個(gè)要素:

▲ ESD靜電保護(hù)二極管結(jié)電容要足夠低。由于USB4的數(shù)據(jù)傳輸速度高達(dá)40Gbit/s,足夠低的結(jié)電容保護(hù)器件才能夠確保通過(guò)USB4傳遞高速信號(hào)的完整性。

▲ ESD靜電保護(hù)二極管要具有高ESD耐電壓能力,至少要承受IEC 61000-4-2中規(guī)定的8kV接觸放電的ESD沖擊。

▲ ESD靜電保護(hù)二極管鉗位電壓要較低,較低的鉗位電壓具有更好地保護(hù)性能。

為滿足以上要求,東沃電子針對(duì)USB4高速端口浪涌靜電問(wèn)題設(shè)計(jì)方案并推薦合適型號(hào)的ESD靜電保護(hù)二極管,如下圖所示:

wKgZomRvK-eAG3SeAAF-1n7Icb8329.png

1)Super Speed USB數(shù)據(jù)傳輸線保護(hù)用ESD二極管選型

從東沃USB4高速端口浪涌靜電防護(hù)方案圖中可知,為了避免寄生電容限制差分信號(hào)在USB4上的傳輸,東沃電子推出的ESD二極管DW05DGCF-B-E,其寄生電容低至0.2pF,從而能成功通過(guò)40 Gbit / s的眼圖測(cè)試。同時(shí),DW05DGCF-B-E具有較低的鉗位電壓,能夠在直接引腳注入測(cè)試中有效地協(xié)助USB4接口承受±12kV ESD沖擊(接觸放電)。小封裝DFN-2L的DW05DGCF-B-E主要用于保護(hù)USB4上的4個(gè)差分對(duì)(TX和RX)。

此外,在 USB4 應(yīng)用中,Rx和Tx 差分線都需要一個(gè)交流耦合電容器。這樣,主機(jī)和連接器之間只有交流信號(hào)耦合,沒(méi)有直流電流可以流過(guò)。此外,它還可以存儲(chǔ) ESD 電流,直到在 VBUS 短路的情況下將功率耗散到地。對(duì)于Rx 差分線路,應(yīng)將TVS二極管放置在電容器的收發(fā)器側(cè)。TVS二極管放置在發(fā)射器和 Tx 線上的交流耦合電容器之間。下圖中所示為 DW05DGCF-B-E的連接圖,同時(shí)保護(hù)符合USB4標(biāo)準(zhǔn)的USB Type-C連接器中的 Tx、Rx Super Speed USB 差分線。

wKgaomRvK_SAfif6AAJVuxUg92k088.png

2)VBUS引腳保護(hù)用ESD二極管選型

東沃電子推出的ESD二極管DW24P4N3-S非常適合保護(hù)USB Type-C連接器的VBUS引腳。DW24P4N3-S工作電壓 24V,可在ESD和浪涌事件期間保護(hù)USB-PD控制器。DW24P4N3-S最小擊穿電壓26V、峰值脈沖電流 (tp=8/20us)150A、符合 IEC 61000-4-2 (ESD)±30kV(空氣)、±30kV(接觸)瞬態(tài)保護(hù),采用 DFN2020-3L 封裝,標(biāo)稱尺寸為 2.0 x 2.0mm。

3)D+/D- 差分線保護(hù)用ESD二極管選型

東沃電子推出的ESD二極管DW05DUCF-B-E非常適合保護(hù)D+/D-差分線。DW05DUCF-B-E 是一個(gè)5V工作電壓的ESD二極管,DFN1006 ( 1 x0.6mm) 封裝, 0.5pF低結(jié)電容、3A峰值脈沖電流。

4)CC、SBU和VCONN引腳保護(hù)用ESD二極管選型

東沃電子推出的ESD二極管DW05DPF-B-S是保護(hù)CC/VCONN和SBU引腳的專用靜電保護(hù)器件。根據(jù)IEC 61000-4-2 標(biāo)準(zhǔn),DW05DPF-B-S能夠承受±30kV(空氣)和 ±30kV(接觸)電壓范圍內(nèi)的高ESD,工作電壓5V、雙向、典型結(jié)電容為40pF,采用DFN1006-2L ( 1 x0.6mm) 封裝。

東沃電子推出的高品質(zhì)ESD靜電保護(hù)二極管,已為市面上許多帶USB4接口的電子設(shè)備提供了保護(hù)。東沃電子技術(shù)設(shè)計(jì)的USB4高速端口浪涌靜電防護(hù)解決方案非常適合保護(hù)符合USB4規(guī)格的USB Type-C 連接器,保證客戶在使用其高性能電子設(shè)備時(shí)安全、便利、流暢!電路保護(hù)解決方案找東沃,從此不迷路。

wKgaomRvLAGAIbw5AAAogw-uHsg401.png
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