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上海雷卯推出USB4接口的靜電浪涌保護(hù)方案

上海雷卯電子 ? 2024-03-05 08:03 ? 次閱讀
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一、USB4技術(shù)性能特點(diǎn)

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USB4是USB3.2 的后繼版本,是最新的USB規(guī)范。USB4是通信協(xié)議,采用的硬件接口是USB Type-C 接口,USB Type-C 端口根據(jù) USB3.x 和 USB4 協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。它的接口標(biāo)準(zhǔn)是由 USB Promoter Group 制定的,主要規(guī)范了USB4 接口的電氣特性、機(jī)械特性、協(xié)議規(guī)范等內(nèi)容。以下是 USB4 一些主要特點(diǎn):

數(shù)據(jù)傳輸速度:USB4 接口支持高達(dá) 40Gbps 的數(shù)據(jù)傳輸速度,是 USB3.2 接口的兩倍。

供電能力:USB4 接口的供電能力最高可達(dá) 100W,可以滿(mǎn)足高性能設(shè)備的供電需求。

接口類(lèi)型:USB4 接口采用 USB Type-C 接口,可以正反插拔,方便使用。

兼容性:USB4 接口向下兼容 USB3.2、USB2.0 和 USB1.1 設(shè)備,可以與多種設(shè)備兼容。

協(xié)議支持:USB4 接口支持多種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,包括 USB3.2、雷電3、DisplayPort 等。

視頻傳輸:USB4 接口支持高達(dá) 8K 的視頻傳輸,可以滿(mǎn)足高分辨率視頻傳輸?shù)男枨蟆?/p>

總的來(lái)說(shuō),USB4 一種非常先進(jìn)的 USB規(guī)范,它為用戶(hù)提供了更快的數(shù)據(jù)傳輸速度、更高的供電能力和更廣泛的兼容性。

但這種USB4 硬件接口USB Type-C經(jīng)常會(huì)受到靜電放電 (ESD)/EOS事件的影響,為什么呢?

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二、USB4 硬件接口USB Type-C遭受ESD/EOS 原因

USB Type-C 接口比較小巧,且其金屬觸點(diǎn)之間的距離較小,這使得它們更容易受到靜電放電的影響。

USB Type-C 接口通常用于連接各種電子設(shè)備,這些設(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生不同的靜電放電,從而影響接口的正常工作。

人體是常見(jiàn)的靜電源,當(dāng)我們觸摸 USB Type-C 接口時(shí),可能會(huì)將身上的靜電荷傳遞到接口上,引發(fā) ESD 危害。

熱插拔或充電,沒(méi)有做好浪涌防護(hù)會(huì)造成EOS事件發(fā)生。

為了減少 USB Type-C 接口的 ESD 危害,可以采取一些防護(hù)措施,上海雷卯推出USB4的ESD防護(hù)方案。在這之前我們需要先了解 USB4 接口傳輸哪些信號(hào), 對(duì)這些信號(hào)做好適合的靜電防護(hù)需要考慮哪些因素。

三、USB4 接口信號(hào)有哪些

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USB4接口(USB Type-C )標(biāo)準(zhǔn)中共24個(gè)引腳,其中(Tx1+、Tx1-、Rx1+、Rx1-)四個(gè)引腳兩個(gè)差分對(duì),組成一個(gè)通道,另外四個(gè)引腳(Tx2+、Tx2-、Rx2+ Rx2-)組成第二個(gè)通道。數(shù)據(jù)在兩組四個(gè)雙向引腳對(duì)之間傳輸。這種雙通道配置以每通道 20Gbps 的速度傳輸數(shù)據(jù),在使用兩個(gè)通道時(shí)速度可達(dá) 40Gbps。又因 USB Type-C 插頭尺寸小及其引腳的緊密排布,管腳配置如上圖所示,所以推薦用小尺寸分立ESD(TVS)做保護(hù),以下一一介紹接口中每一種信號(hào)作用,及保護(hù)方法。

1. 超高速TX+ ,TX- ,RX+, RX- 差分線。高速差分信號(hào)線,支持高達(dá) 40Gbps 的超高速 USB 接口和交替模式的數(shù)據(jù)傳輸,分辨率高達(dá) 8K (7680 x 4320),刷新率為 60Hz。由于接口試圖在傳輸大量?jī)?nèi)容時(shí)仍保持極高速度,因此選擇合適的 ESD(TVS)防護(hù)器件至關(guān)重要。上海雷卯推薦用低結(jié)電容0.2PF,小體積DFN0603方便布線,帶回掃,低鉗位電壓ULC0321S做靜電保護(hù),確保信號(hào)完整性。

2.D+/D- 差分線。用于 USB 2.0 接口,D+ 和 D- 引腳數(shù)據(jù)速率 480Mbps,這對(duì)差分線上的電壓正常為5V,考慮線速推薦采用ULC0521C,低結(jié)電容0.3PF , 小體積DFN0603,方便布線。

3.VBUS。VBUS:電源線,用于傳輸供電??紤]使用USB-PD滿(mǎn)足充電,推薦采用大功率ESD(TVS) SMDA24TN做靜電浪涌防護(hù), 封裝為DFN1610-2 ,峰值電流30A,功率1650W。

4.CC、SBU。CC1、CC2:通信通道,用于識(shí)別連接設(shè)備和確定功率方向。

SBU1、SBU2:輔助通道,可用于支持高速數(shù)據(jù)或其他功能。

CC/ SBU 引腳緊挨著 VBUS 引腳。使用 USB-PD 的話(huà),VBUS 引腳電壓可以達(dá)到 20V,這樣,CC/SBU引腳容易短路到20V, 為了避免損壞,這兩個(gè)引腳推薦24V ESD(TVS) 進(jìn)行保護(hù):ULC2421。

做好以上這些信號(hào)保護(hù),USB4 將免于發(fā)生一些靜電浪涌事件。

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四、USB4 接口靜電浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn):USB4 接口支持高達(dá) 40Gbps 的數(shù)據(jù)傳輸速度,本方案采用低結(jié)電容0.2PF,小體積DFN0603封裝,帶回掃分立器件做ESD/EOS防護(hù)方案, 方便布線,確保信號(hào)完整性,可濾除雜訊,滿(mǎn)足IEC61000-4-2(等級(jí)4)。以下是接口保護(hù)方案圖

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所用ESD(TVS)器件參數(shù)描述

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上海雷卯解決方案非常適合保護(hù)符合 USB4 規(guī)格的 USB Type-C 連接器,有了這套方案保駕護(hù)航,將使消費(fèi)者在使用其高性能電子設(shè)備時(shí)享受流暢、不間斷體驗(yàn)。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫(xiě)或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
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