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USB 3.0的電路保護(hù)方案攻略

作者: 時(shí)間:2013-12-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
敏感的電子設(shè)備構(gòu)成威脅。將過壓保護(hù)器件(如PolyZen聚合物保護(hù)齊納二極管器件)放置在所有供電設(shè)備的電源輸入端(特別是在VBUS端口),有助于保護(hù)設(shè)備免遭過壓事件造成的損壞。

  對(duì)于 設(shè)備,PolyZen器件可安裝在輸入端口的VBUS上、Powered-B插頭的DPWR端口、桶形插座電源端口、以及USB集線器的VBUS輸入端。

  必須注意,USB 不再支持總線供電集線器而僅支持自供電集線器。在USB 應(yīng)用中,需要一個(gè)電源來為集線器的所有端口供電。如果在集線器的輸入端使用一個(gè)直流電源連接器,那么就必須安裝一個(gè)器件來保護(hù)集線器免受過壓事件的損害,如未穩(wěn)流或錯(cuò)誤電源、反向電壓和瞬態(tài)電壓。

  圖2顯示了如何在VBUS上安裝PolyZen器件以及在一個(gè)典型USB電路上安裝6個(gè)低電容值PESD器件,才能幫助提供綜合過壓保護(hù)方案。

  USB 3.0的電路保護(hù)方案攻略

  圖2:綜合的設(shè)備側(cè)過壓保護(hù)解決方案

  USB 3.0的ESD保護(hù)

  瞬態(tài)過壓經(jīng)常是由ESD引起的,它可能會(huì)出現(xiàn)在電源總線和數(shù)據(jù)線上。盡管現(xiàn)代IC可對(duì)抗高達(dá)2000V的高壓,但人體很容易產(chǎn)生出高達(dá)25000V的靜電。在I/O端口保護(hù)應(yīng)用中,數(shù)據(jù)線上的ESD器件必須具備以下特性:快速箝位、快速恢復(fù)響應(yīng)和極低電容值。

  現(xiàn)有的USB 2.0協(xié)議允許高達(dá)480Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率,并支持即插即用、熱插拔安裝和運(yùn)行。與之相比,USB 3.0規(guī)范允許高達(dá)5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率,并向后支持較低速的USB 2.0規(guī)范。

  USB 3.0增加了4個(gè)接到連接器的新引腳,以支持新的SuperSpeed接口:USB3_TX(差分對(duì))和USB3_RX(差分對(duì))。

  USB 3.0的SuperSpeed接口與USB 2.0相比,要求更低電容值的ESD保護(hù)器件。增加極低電容值的PESD器件可以幫助最小化插入損耗,以滿足USB 3.0的眼圖要求。憑借0.2pF的典型電容值和大于6GHz的平坦插損區(qū)域,PESD器件能夠支持USB 3.0應(yīng)用的要求,并處理大量ESD瞬態(tài)電壓沖擊。

  與大多數(shù)傳統(tǒng)的MLV(多層變阻器)或TVS(瞬態(tài)電壓抑制器)二極管技術(shù)相比,PESD器件可提供更低的電容值,而且其低觸發(fā)和低箝位電壓也有助于保護(hù)敏感的電子元件。PESD器件適用于USB 2.0高速D+和D-信號(hào)線以及USB 3.0 SuperSpeed信號(hào)線的ESD保護(hù)。在方案中增加PESD器件可提升保護(hù)級(jí)別,從而滿足IEC61000-4-2規(guī)范要求。該規(guī)范規(guī)定接觸模式的ESD測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是8kV(典型)/15kV(最大),空氣放電模式的ESD測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是15kV(典型)/25kV(最大) 。

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  圖3:一個(gè)綜合的USB 3.0方案。

綜合電路保護(hù)方案

  在USB應(yīng)用中,一個(gè)綜合保護(hù)方案可用來增強(qiáng)對(duì)高電流、高電壓和ESD瞬態(tài)電壓沖擊的保護(hù)。圖3和4顯示了適用于USB 3.0和Powered-B連接器設(shè)計(jì)的電路保護(hù)器件。

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