基于USB3.0靜電放電防護的解決方案
在今年計算機硬件的熱門話題中,USB3.0絕對是最受矚目的。自從公元2000年USB2.0釋出后,這項應(yīng)用已深植各項電子產(chǎn)品中,在各式各樣的端口規(guī)格中, USB應(yīng)可算是使用最廣泛的了。USB3.0的數(shù)據(jù)傳輸速率比現(xiàn)有的USB2.0快上十倍,剛好迎合日益大增的高畫質(zhì)、大容量儲存需求。無論是外接式硬盤、隨身碟、相機記憶卡均可大幅縮減儲存的時間。除了在計算機上的應(yīng)用之外,手機與相機的傳輸也幾乎都是使用USB規(guī)格,甚至許多產(chǎn)品更直接把充電端與USB結(jié)合,難怪各界皆如此期待USB3.0的廣泛使用,好讓用戶享受4.8Gbps的傳輸快感。USB3.0接口分成主機(Host)端與裝置(Device)端,必須先有Host端的支持,周邊的Device端才能搭配;而芯片大廠英特爾及超威自2010年起亦已開始研發(fā)將支持USB3.0為南橋規(guī)格,加上微軟Windows 7也確定研發(fā)支持USB3.0的drivers,預(yù)估USB 3.0取代USB2.0已是既定趨勢。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/151887.htm為實現(xiàn)十倍于USB2.0的傳輸速度,USB 3.0控制芯片必須使用更先進的制程來設(shè)計與制造,但這也造成USB 3.0的控制芯片對ESD的耐受能力快速下降。除此之外,USB 3.0會被大量用來傳輸影音數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)傳輸容錯率會有越嚴格的要求,使得使用額外的保護組件來防止ESD事件對數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_變得很必要。除了傳輸速度的要求之外,另一個用戶最普遍的USB應(yīng)用就是即插即用、隨拔即關(guān)。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。
要用在USB3.0端口的ESD防護組件必須同時符合下面三項要求:
第一、ESD防護組件本身的寄生電容必須要小,為不影響USB3.0 4.8Gbps的傳輸速率,其寄生電容必須小于0.3pF。
第二、防護組件對ESD的耐受能力必須要高,最少要能承受IEC 61000-4-2接觸模式8kV ESD的轟擊。
第三、也是最重要的一項要求,防護組件在ESD事件發(fā)生期間所提供的箝制電壓必須要夠低,不能造成傳輸數(shù)據(jù)的損壞。
以上三項要求缺一不可,缺少了任何一個要項,USB3.0端口就無法被完善地保護。然而要同時符合以上三項要求的ESD防護組件,其本身的設(shè)計難度就相當高。
晶焱科技擁有先進的ESD防護設(shè)計技術(shù),特別針對USB3.0的防護需求,推出AZ1065系列的ESD防護組件。為避免防護組件的寄生電容影響USB3.0 4.8Gbps差動(Differential)訊號的高速傳輸,AZ1065的寄生電容已低于0.3pF。在極低的電容特性下,任一接腳在室溫時仍皆可承受IEC 61000-4-2接觸模式10kV ESD的轟擊。最重要是,以相同寄生電容來比較,AZ1065擁有最低的ESD箝制電壓,可有效防止數(shù)據(jù)傳輸時被ESD事件所干擾,才能讓擁有USB 3.0端口的電子系統(tǒng)有機會通過Class-A的IEC 61000-4-2系統(tǒng)級靜電放電保護測試。利用傳輸線脈沖系統(tǒng)(TLP)測量AZ1065后,可以觀察到如圖一的ESD箝制電壓特性。在IEC 61000-4-2接觸模式6kV的ESD沖擊下(TLP電流等效約為17A),箝制電壓僅有13.4V,將得以有效避免系統(tǒng)產(chǎn)品于靜電測試時發(fā)生數(shù)據(jù)錯誤、當機甚至損壞的情況。
圖1:AZ1065-06F的ESD箝制電壓測試曲線。
在電子產(chǎn)品的USB3.0應(yīng)用中,AZ1065-06F將是靜電放電防護的最佳解決方案。圖2所示即為裝有ESD防護組件AZ1065-06F的USB3.0端口順利通過5Gbps的Eye Diagram測試結(jié)果。
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