USB端口的靜電放電(ESD)防護(hù)
雖然至今為止在USB 1.1和USB 2.0的規(guī)范中并未要求ESD防護(hù),但USB元件的可熱插拔性使它成為靜電放電敏感元件,因此對(duì)所有USB端口實(shí)施ESD防護(hù)是極其重要且必需的。
隨著現(xiàn)代社會(huì)的飛速發(fā)展,我們對(duì)電子設(shè)備的依賴與日俱增.現(xiàn)代電腦越來(lái)越多的采用低功率邏輯芯片,由于MOS的電介質(zhì)擊穿和雙極反向結(jié)電流的限制,使這些邏輯芯片對(duì)ESD非常敏感。大多數(shù)USB集成電路都是以CMOS工藝為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)和制造的,這導(dǎo)致它們對(duì)ESD造成的損害也很敏感,另外,USB端口是熱插拔系統(tǒng),極易受到由用戶或空氣放電造成的ESD影響。用戶在插拔任何USB外設(shè)時(shí)都可能產(chǎn)生ESD。在距離導(dǎo)電面的幾英寸的位置可產(chǎn)生空氣放電。靜電可以損害USB接口,造成USB集成電路故障,最糟糕的是會(huì)在電子系統(tǒng)中產(chǎn)生數(shù)據(jù)位重影。這些損害和故障造成電子設(shè)備的"硬性損傷"或元器件損壞。雖然對(duì)于硬性損傷我們可以很容易地更換失效的元器件并使系統(tǒng)重新納入正軌,但是,假如發(fā)生了“軟性損傷”(CMOS元件性能降級(jí)),此時(shí)系統(tǒng)會(huì)不斷產(chǎn)生不規(guī)則的數(shù)據(jù)位,要花費(fèi)數(shù)小時(shí)來(lái)進(jìn)行故障排查,并且依靠重復(fù)測(cè)試也很難發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常,因此針對(duì)USB元件的ESD防護(hù)已經(jīng)迫在眉睫。
ESD元件不僅要符合以上所述的ESD業(yè)界標(biāo)準(zhǔn),還牽涉使用能在高速數(shù)據(jù)傳輸情況下工作的先進(jìn)半導(dǎo)體器件。因此保護(hù)串行端口的傳統(tǒng)方法在USB應(yīng)用中將會(huì)過(guò)時(shí)或者無(wú)效。
了解USB元件的ESD防護(hù)本質(zhì),有助于明確針對(duì)USB應(yīng)用的半導(dǎo)體器件所必需的特性:
1. 低電容(5pf),以減少高速速率下(480Mbps, USB 2.0)的信號(hào)衰減。
2. 快速工作響應(yīng)時(shí)間(納秒),可以在ESD脈沖的快速上升時(shí)間內(nèi)保護(hù)USB元件。
3. 低漏電電流,以減少正常工作下的功率能耗。
4. 穩(wěn)固耐用,在反復(fù)性的ESD情況下仍然完好無(wú)損。
5. 集成度高,封裝面積小。
全新低電容瞬態(tài)抑制二極管陣列(NUP4201DR2器件)可用于USB 2.0或者USB 1.1元件的ESD防護(hù),因此本文詳細(xì)描述了它的使用方式與前景。
評(píng)論