USB 3.0的电路保护方案攻略

ESD保护

　　瞬态过压经常是由ESD引起的，它可能会出现在电源总线和数据线上。尽管现代IC可对抗高达2000V的高压，但人体很容易产生出高达25000V的静电。在I/O端口保护应用中，数据线上的ESD器件必须具备以下特性：快速箝位、快速恢复响应和极低电容值。

　　现有的USB 2.0协议允许高达480Mbps的数据传输速率，并支持即插即用、热插拔安装和运行。与之相比，USB 3.0规范允许高达5Gbps的数据传输速率，并向后支持较低速的USB 2.0规范。

　　USB 3.0增加了4个接到连接器的新引脚，以支持新的SuperSpeed接口：USB3_TX（差分对）和USB3_RX（差分对）。

　　USB 3.0的SuperSpeed接口与USB 2.0相比，要求更低电容值的ESD保护器件。增加极低电容值的PESD器件可以帮助最小化插入损耗，以满足USB 3.0的眼图要求。凭借0.2pF的典型电容值和大于6GHz的平坦插损区域，PESD器件能够支持USB 3.0应用的要求，并处理大量ESD瞬态电压冲击。

　　与大多数传统的MLV（多层变阻器）或TVS（瞬态电压抑制器）二极管技术相比，PESD器件可提供更低的电容值，而且其低触发和低箝位电压也有助于保护敏感的电子元件。PESD器件适用于USB 2.0高速D+和D-信号线以及USB 3.0 SuperSpeed信号线的ESD保护。在电路保护方案中增加PESD器件可提升保护级别，从而满足IEC61000-4-2规范要求。该规范规定接触模式的ESD测试标准是8kV（典型）/15kV（最大），空气放电模式的ESD测试标准是15kV（典型）/25kV（最大） 。

　　图3：一个综合的USB 3.0电路保护方案。

　　综合电路保护方案

　　在USB应用中，一个综合保护方案可用来增强对高电流、高电压和ESD瞬态电压冲击的保护。图3和4显示了适用于USB 3.0和Powered-B连接器设计的电路保护器件。

　　图4：针对USB 3.0应用中最新Powered-B连接器的综合电路保护方案。

　　器件推荐

　　PPTC过流保护器件可帮助设计师满足USB 3.0规范的新的大电流要求，并提供一种简单的、节省空间的限流解决方案。PESD器件可提供高速数据传输应用所需的低电容值（典型值0.2pF），并可提供目前电子工业最流行的外形尺寸。PolyZen器件既可为设计师提供传统箝位二极管的简单性，又消除了持续过压所需的大型散热片。该器件可保护设备免受因使用不正确的电源、瞬态电压和其它因用户错误而引起的损害。