USB 3.0的電路保護方案攻略

　　對于USB 3.0設(shè)備，PolyZen器件可安裝在USB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 3.0不再支持總線供電集線器而僅支持自供電集線器。在USB 3.0應(yīng)用中，需要一個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直流電源連接器，那么就必須安裝一個電路保護器件來保護集線器免受過壓事件的損害，如未穩(wěn)流或錯誤電源、反向電壓和瞬態(tài)電壓。

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

　　圖2：綜合的設(shè)備側(cè)過壓保護解決方案

　　USB 3.0的ESD保護

　　瞬態(tài)過壓經(jīng)常是由ESD引起的，它可能會出現(xiàn)在電源總線和數(shù)據(jù)線上。盡管現(xiàn)代IC可對抗高達2000V的高壓，但人體很容易產(chǎn)生出高達25000V的靜電。在I/O端口保護應(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480Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，并支持即插即用、熱插拔安裝和運行。與之相比，USB 3.0規(guī)范允許高達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個接到連接器的新引腳，以支持新的SuperSpeed接口：USB3_TX（差分對）和USB3_RX（差分對）。

　　USB 3.0的SuperSpeed接口與USB 2.0相比，要求更低電容值的ESD保護器件。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敏感的電子元件。PESD器件適用于USB 2.0高速D+和D-信號線以及USB 3.0 SuperSpeed信號線的ESD保護。在電路保護方案中增加PESD器件可提升保護級別，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測試標(biāo)準(zhǔn)是8kV（典型）/15kV（最大），空氣放電模式的ESD測試標(biāo)準(zhǔn)是15kV（典型）/25kV（最大） 。

　　圖3：一個綜合的USB 3.0電路保護方案。

綜合電路保護方案

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