USB接口的靜電和浪涌保護(hù)

USB是Universal Serial Bus（通用串行總線）的縮寫(xiě)，它是一種常見(jiàn)的外部總線標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范計(jì)算機(jī)與其他電子設(shè)備之間的連接與通信。USB技術(shù)使得數(shù)據(jù)傳輸變得更加簡(jiǎn)單快捷，并且支持即插即用功能，也就是說(shuō)，用戶(hù)可以在電腦運(yùn)行時(shí)連接或斷開(kāi)USB設(shè)備，無(wú)需重啟電腦或進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)置。

隨著技術(shù)演進(jìn)，從最初的USB 1.x到USB 2.0、USB 3.x、USB 3.2、USB4以及現(xiàn)在的USB4和USB Type-C，傳輸速度和電力管理能力顯著提升，滿(mǎn)足了現(xiàn)代設(shè)備對(duì)于高速數(shù)據(jù)交換和高效充電的需求。

靜電放電（ESD）和電涌（Surge）是USB接口面臨的常見(jiàn)威脅。靜電浪涌不僅會(huì)直接損壞硬件，還可能引起數(shù)據(jù)傳輸中斷或降低設(shè)備的整體性能。

為了確保USB接口的穩(wěn)定性和安全性，設(shè)計(jì)中必須包含有效的防護(hù)措施。常見(jiàn)的防護(hù)組件包括ESD二極管和瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）。ESD二極管能在檢測(cè)到過(guò)高電壓時(shí)迅速響應(yīng)，將多余電荷導(dǎo)向地線，避免敏感電路受損。TVS二極管則能在電涌發(fā)生時(shí)吸收并限制瞬態(tài)電壓，保護(hù)電路不受傷害。此外，低結(jié)電容ESD保護(hù)器件常用于高速數(shù)據(jù)線，以最小化對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響，而氣體放電管（GDT）則適用于處理高能量電涌，作為第一級(jí)防護(hù)，有效泄放大量能量。

上海雷卯擁有先進(jìn)設(shè)備與專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)，可根據(jù)IEC61000-4-2和IEC61000-4-5的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品本身的抗靜電需求為客戶(hù)提供相關(guān)推薦方案。如下是雷卯關(guān)于USB靜電浪涌保護(hù)的方案簡(jiǎn)述：

1.1.1：USB2.0 靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：USB2.0提供500Mbps的傳輸速度，雷卯采用單顆器件防護(hù),節(jié)約空間，保證信號(hào)完整性，SR05 滿(mǎn)足IEC61000-4-2，等級(jí)4，接觸放電20kV，空氣放電20kV。SR05W 滿(mǎn)足IEC61000-4-2，等級(jí)4，接觸放電30kV，空氣放電30kV,性能提高了7倍，保證工業(yè)客戶(hù)的各種電氣干擾。如對(duì)Vbus有過(guò)流要求，需配PTC保護(hù)。

1.1.2 USB2.0 靜電保護(hù)方案(2)

方案優(yōu)點(diǎn)：USB2.0提供500Mbps的傳輸速度，雷卯采用單顆器件防護(hù),節(jié)約空間， 保證信號(hào)完整性，USBLC6-2SC6 的1腳和6腳之間相通，滿(mǎn)足IEC61000-4-2，等級(jí)4，接觸放電25kV，空氣放電30kV，保證工業(yè)客戶(hù)的各種電氣干擾。如對(duì)Vbus有過(guò)流要求，需配PTC保護(hù)。

1.2 雙USB2.0 靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：USB2.0提供500Mbps的傳輸速度，雷卯采用單顆器件防護(hù)2個(gè)USB,節(jié)約空間， 保證信號(hào)完整性，滿(mǎn)足IEC61000-4-2，等級(jí)4，接觸放電8kV，空氣放電15kV

如對(duì)Vbus有過(guò)流要求，需配PTC保護(hù)。

1.3 USB3.0/TYPE-C 靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：USB3.0提供5.0Gbps的傳輸速度，雷卯采用單顆器件防護(hù),節(jié)約空間， 保證信號(hào)完整性，滿(mǎn)足IEC61000-4-2，等級(jí)4，接觸放電8kV，空氣放電15kV

1.4 USB3.0/TYPE-C 靜電保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：USB3.0提供5.0Gbps的傳輸速度，雷卯采用分立器件防護(hù),保證信號(hào)完整性 滿(mǎn)足IEC61000-4-2，等級(jí)4，接觸放電8kV，空氣放電15kV。

1.5 手機(jī)USB端口靜電浪涌保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：雷卯采用2級(jí)防護(hù),節(jié)約空間，提供大浪涌器件前級(jí)保護(hù),適合國(guó)際市場(chǎng)。 后級(jí)采用DFN1006-3雙路器件防靜電，滿(mǎn)足IEC61000-4-2，接觸放電 30kV，空氣放電30kV。

1.6 USB帶快充靜電保護(hù)電壓5V 12V 36V

方案優(yōu)點(diǎn)：USB2.0提供500Mbps的傳輸速度，雷卯采用單顆器件防護(hù),節(jié)約空間， 保證信號(hào)完整性，滿(mǎn)足IEC61000-4-2，等級(jí)4，接觸放電20kV，空氣放電25kV

針對(duì)快充電壓5V/12V/36V都有對(duì)應(yīng)器件。

1.7 USB3.0/TYPE-C 靜電濾波保護(hù)方案

方案優(yōu)點(diǎn)：USB3.0提供5.0Gbps的傳輸速度，雷卯采用多路集成器件防護(hù), 可節(jié)約空間，可保證信號(hào)完整性，可濾除雜訊，滿(mǎn)足IEC61000-4-2（等級(jí)4），接觸放電25kV，空氣放電25kV 。

1.8 USB3.1 第二代接口的靜電保護(hù)方案

USB 3.1 第 2代集成了 Tx/Rx 差分線，速度高達(dá) 10 Gbps。為在這些速度下，靜電放電保護(hù)的 電容必須被最小化，以保持信號(hào)的完整性。

解決方案:ESD 解決方案的 Tx/Rx 線的 USB 3.1 Gen 2 應(yīng)該有一個(gè) 0.3 pF 或更低的電容具有 信號(hào)完整性目的，工作電壓為>3.6 V。一種解決方案是 4 通道 ESD 設(shè)備超低電容的數(shù)據(jù)線 (Tx,Rx)， 結(jié)合低電容的 2 通道 ESD 設(shè)備用于 D+/D -和 VBUS 線路的單通道 ESD 設(shè)備。

1.9 USB2.0-USB3.1 接口的靜電保護(hù)方案

背景：USB接口從2.0到現(xiàn)在的3.1 Gen 2,數(shù)據(jù)速率從480Mbps 到 10Gbps，數(shù)據(jù)速率越來(lái)越高，因此對(duì)于靜電放電保護(hù)器件的電容要求越來(lái)越小，以保持信號(hào)的完整性。

解決方案: USB 3.1 Gen 2的 Tx/Rx 線ESD 應(yīng)該電容為0.5 pF 或更低，工作電壓為>3.6 V。下面這種解決方案是一顆 3 通道 ESD ，超低電容（0.25PF)。

此顆ESD 保護(hù)USB連接器的四個(gè)管腳（VCC、D-、D+和Gnd），因此電源和數(shù)據(jù)線都有得到保護(hù)。對(duì)于USB3.1 Gen 2可以使用三顆，對(duì)于USB2.0可以使用一顆

1.10 USB-PD快充電源靜電浪涌保護(hù)方案

PD的全名叫做USB Power Delivery Specification，是USB的標(biāo)準(zhǔn)化組織推出的一個(gè)快速充電的標(biāo)準(zhǔn)。

USB-PD 標(biāo)準(zhǔn)支持通過(guò)兼容的 USB 電纜向系統(tǒng)提供功率高達(dá) 240W。

VBUS 引腳常用電壓有12V、15V 、24V。

雷卯采用leiditech 封裝 DFN2020-3 (2mm x 2mm)系列小體積大功率為快充提供保護(hù)方案。

1.11 USB4 高速接口靜電浪涌保護(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，雷卯采用低結(jié)電容0.2PF,小體積DFN0603封裝,帶回掃分立器件做ESD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）。

雷卯有詳細(xì)的方案布線圖，和推薦型號(hào)參數(shù)。請(qǐng)聯(lián)系雷卯EMC小哥索要。

雷卯主要提供防靜電TVS/ESD以及相關(guān)EMC元器件（放電管TSS/GDT、穩(wěn)壓管ZENER、壓敏電阻MOV、整流二極管RECTIFIER、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PPTC、場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET、電感）。

雷卯圍繞EMC電磁兼容服務(wù)客戶(hù)，自建免費(fèi)實(shí)驗(yàn)室為客戶(hù)測(cè)試靜電ESD（30KV）、群脈沖EFT(4KV)、浪涌（8/20，10/700 10/1000）、汽車(chē)拋負(fù)載（7637 5a/5b）和元器件的性能測(cè)試等。Leiditech緊跟國(guó)內(nèi)外技術(shù)更新脈搏，不斷創(chuàng)新EMC保護(hù)方案和相關(guān)器件，目標(biāo)方向?yàn)樾》庋b，大功率，為國(guó)產(chǎn)化替代提供可信賴(lài)方案和元器件。

審核編輯 黃宇