USB 2.0單雙接口ESD靜電浪湧保護方案設計圖,超全面
更新時間:2023-05-26來源:zjysyq.com
為了支持與主機設備及其創新功能進行超高速通信的現代需求,USB接口技術由USB1.1、USB 2.0、USB 3.0、USB 3.1、USB 3.2(Gen 1、Gen 2、Gen 2x2)、USB Type-C發展到到如今超火的USB 4。盡管新版本的USB接口技術能夠滿足更高數據速率和更高功率傳輸水平的需求,但是USB 2.0接口技術在眾多電子設備中仍然是非常受歡迎的。Universal Serial Bus2.0,簡稱USB2.0,中文:通用串行總線,是一種應用在計算機領域的接口技術。USB2.0接口傳輸速度快(低速1.5Mbps、全速12Mbps、高速480Mbps),支持熱插拔以及連接多個設備的特性,在遙控器,打印機,相機,揚聲器,鍵盤、鼠標等各類外部設備中得到了廣泛的應用。
USB 2.0 接口配置
從圖中可知,USB 2.0具有4線接口,其中VBUS 通過電纜從主機到連接的設備提供5V和 500mA電源,D+和D-引腳負責傳輸差分數據信號。在正常工作條件下,這些差分線路上的電壓可以達到5V。第四個引腳為GND接地引腳。由於USB2.0設備要求隨插即用、隨拔即關,那麽在這個熱插拔過程中,產生的靜電放電(ESD)會導致電子系統工作異常,甚至造成USB2.0連接端口後級設備毀壞。因此,我們必須保護USB 2.0端口免受靜電放電(ESD)的威脅。接下來,東沃電子技術從USB2.0單雙接口應用場景來設計靜電ESD保護方案,為USB2.0接口的穩定性和安全性護航。
一、USB2.0單接口靜電浪湧保護方案
1)USB 2.0單接口靜電浪湧保護方案用分立式ESD二極管
從方案圖中可知,USB2.0供電端VBUS選用ESD二極管DW05DP-S,工作電壓為5V、擊穿電壓5.7V、鉗位電壓15V、最大浪湧峰值電流可達100A、DFN1610-2L封裝。在高速差分數據線D+和D-靜電保護中,東沃技術選用DW05DLC-B-S,工作電壓為5V、擊穿電壓6V、鉗位電壓18.3V、最大浪湧峰值電流可達17A、SOD-323封裝、低結電容1pF,確保傳輸信號完整性,符合IEC 61000-4-2 (ESD) ±30kV(空氣)和 ±30kV(接觸)標準。
2)USB 2.0單接口靜電浪湧保護方案用集成式ESD二極管
從方案圖中可知,東沃電子技術推薦選用集成式ESD二極管DW05R-E作為靜電浪湧防護。DW05R-E是一款可以同時保護VBUS和D+/D-引腳的靜電浪湧保護器件,工作電壓為5V、擊穿電壓6V、鉗位電壓16V、最大浪湧峰值電流可達6.5A、SOT-143封裝,符合IEC 61000-4-2 (ESD) ±15kV(空氣)和 ±8kV(接觸)標準,具有0.4pF超低結電容,確保傳輸信號完整性,非常適合USB2.0高速數據傳輸。
二、USB2.0雙接口靜電浪湧保護方案
在很多應用場景中,需要配備兩個及多個USB2.0接口,由於空間受限,不可能使用過多的保護器件。從方案圖中可知,東沃技術推薦選用1顆集成式ESD二極管DW05-4RVLC-E和2顆自恢復保險絲DW-NSM050來保護兩路USB2.0接口,提高設計能力。東沃DW05-4RVLC-E帶4路I/O數據線保護,可以同時保護2路USB2.0數據口,工作電壓為5V、擊穿電壓6V、鉗位電壓12V、最大浪湧峰值電流可達4A、其結電容低至0.5pF,保證高速信號的完整傳輸;符合IEC 61000-4-2 (ESD) ±20kV(空氣)、±12kV(接觸)標準;采用SOT-23-6L封裝,節省安裝空間。東沃DW-NSM050在電路中起到過流保護作用,可承受的最大工作電流500mA,耐壓6V,靜態電阻最小0.7Ω。
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