為什么要對USB3.0端口進行ESD防護設計？

在各式各樣的端口規(guī)格中，USB應該是使用最廣泛的一種應用。其中，USB3.0端口因其具備的高速傳輸速率的優(yōu)點而更受有高畫質(zhì)、大容量存儲需求的電子產(chǎn)品的歡迎。 USB3.0有十倍于USB2.0的傳輸速率，這是因為它使用了更先進的制程來設計與制造，但這也意味著USB3.0的控制芯片對ESD的耐受能力快速下降。由于USB3.0常被用來傳輸大容量的影音數(shù)據(jù)，它對防止數(shù)據(jù)丟包的要求更高。除此之外，USB端口都具有即插即用、隨拔即關。然而這個熱插入動作卻也經(jīng)常是造成電子系統(tǒng)工作異常、甚至造成USB端口組件毀壞的元兇，因為如靜電放電(ESD)等瞬時噪聲就是來自這個熱插入動作，而USB3.0芯片集成度高，很脆弱，易受靜電損壞。因此對USB3.0端口進行ESD防護設計非常重要。

那么，USB3.0端口ESD靜電防護器件要怎么選？

需同時滿足以下幾種條件：

一、較低的結(jié)電容，以保證不會影響USB3.0端口的傳輸速率。

二、ESD器件的耐受能力高，能夠承受IEC 61000-4-2接觸模式8kV ESD的沖擊。

三、反應迅速，將電壓鉗位在一個合理的范圍，使數(shù)據(jù)傳輸過程中不會發(fā)生丟包現(xiàn)象。

防護方案與碩凱器件

碩凱電子擁有豐富的ESD防護經(jīng)驗，針對USB3.0靜電防護設計了以下電路圖，在這個方案中主要應用到的兩種不同型號的TVS管保護器件：

瞬態(tài)抑制二極管（TVS）

TVS1【ULC3304P10】Vrwm：3.0V；Vb：4.0V；防靜電能力（接觸/空氣）：30KV/30KV；結(jié)電容（f=1MHz）：0.5pF；封裝為DFN2510P10

TVS2【ESD05V14T-LC】Vrwm：5.0V；Vb：6.0V；防靜電能力（接觸/空氣）：8KV/15KV；結(jié)電容（f=1MHz）：1.2pF；封裝為STO-143

在這個方案中，我們在USB3.0的電源線，數(shù)據(jù)線共使用了2顆TVS對地做防護，來做靜電電壓鉗位。這兩款TVS管的結(jié)電容均較小，滿足USB3.0的高速傳輸。 TVS管的反應時間為ns級別，殘壓低。同時小封裝的TVS管也滿足USB芯片集成度高的特點，占用PCB板小。

碩凱方案應用場合：

碩凱電子擁有十余載的電路保護技術，配備設備齊全的EMC實驗室，所設計的USB3.0端口ESD防護方案可靠性經(jīng)過真實工作環(huán)境的模擬與大量的數(shù)據(jù)驗證，能夠應用在各種場合，如：

1、筆記本電腦、PAD、家用臺式電腦、工業(yè)電腦

2、槍機設備

3、網(wǎng)絡打印機

4、機頂盒

5、移動手持設備

6、電視

7、車載

8、其他含USB2.0端口設備

9、DVD刻錄機