USB 是通用串行总线的简称,这是目前个人计算机与其它外部设备联机使用最为广泛的一种传输接口。该接口最初由英特尔与微软公司倡导发起,其最大的特点是支持热插拔和随插  即用,使用者不需要重新开机便可以直接安装或加载硬件驱动程序,使用起来比 PCI 和ISA 总线要方便很多。 USB 3.0接口分成主机(Host)端与设备(Device)端,必须先有主机端的支持,外围的设备端才能搭配。从芯片大厂英特尔及 AMD 已开始推出支持 USB 3.0的南桥芯片,微软 Windows 7也开始提供支持 USB 3.0的驱动,以及最近市面上的计算机及外围产品中已越来越多地标榜具有 USB 3.0功能,可知USB 3.0取代 USB 2.0已是既定的趋势。 USB 3.0的数据传输速率比 USB 2.0快十倍,正好满足日益增长的对高画质、大容量存储的需求。无论是数字照片文档、影片文件、电子邮件数据或其它重要数据的复制或备份,甚至  是整个计算机系统的备份,均可大幅缩减时间,提升工作效率。除了在计算机上的应用之外,  手机与相机也大都使用 USB 与计算机连接传输数据,并利用 USB 进行充电。 为实现十倍于USB 2.0的传输速度,必须使用更先进的工艺来设计和制造 USB 3.0控制芯片,这也造成 USB 3.0的控制芯片对静电放电(ESD)的耐受能力快速下降。此外,当 USB 3. 0被广泛用于传输影音数据时,对数据传输容错率会有更严格的要求,使用额外的保护组件  来防止 ESD 事件对数据传输的干扰变得很有必要。除了传输速度的要求之外,USB 另一个最重要的特点就是随插即用、随拔即关。但由于在 USB 传输线内部经常会累积静电,造成在热插拔动作下必然会有一些 ESD 现象发生,电子系统经常因此而发生工作异常、甚至造成USB 连接端口组件毁坏,像 ESD 等瞬时噪声就是来自这个热插拔动作。 USB3.0连接端口保护组件的要素 ESD 保护组件必须同时符合下面五项要求才适合用在USB3.0端口: 首先,ESD 保护组件本身的寄生电容必须小于0.3pF,才不会影响USB3.0高达4.8Gbps 的传输速率。其次,保护组件的 ESD 耐受能力必须够高,至少要能承受 IEC 61000-4-2接触模式8kV ESD 的攻击。第三也是最重要的一项要求,在ESD 事件发生期间保护组件必须提供够低的箝制电压,不能造成传输数据错误或遗漏,甚至造成系统产品内部电路损坏。第四,保  护组件动作后的导通阻值必须够低,这样,除了可以降低箝制电压外,最大的优点是可让组  件在遭受高能量 ESD 攻击时仍能保持低箝制电压,以避免出现保护组件未受损但系统内部电路已无法正常工作甚至损坏的情况。第五,单个芯片即可解决 USB 3.0连接端口中所有信号线/电源线的ESD 保护需求,尤其是使用在 Micro USB 接口时,这将大大降低设计布局的复杂度。 以上五项基本要求缺一不可,若有任何一项无法满足,则USB   3.0端口就无法被完善地保护。不过,同时符合以上五项要求的 ESD 保护组件其本身的设计难度相当高,若非具有丰富经验与扎实技术的设计团队将无法实现。

晶焱科技拥有先进的ESD 保护设计技术,特别针对 USB 3.0的保护需求推出了 AZ1065系列 ESD 保护组件。为了将保护组件的寄生电容对4.8Gbps 差动(Differential)信号高速传输的影响降至最低,AZ1065的寄生电容低于0.3pF。在极严格的电容要求下,任一引脚在室温时  仍可承受 IEC 61000-4-2接触模式10kV ESD 的攻击。 最重要是,与相同的寄生电容相比,AZ1065拥有最低的ESD     箝制电压,可有效防止数据传输时被 ESD 事件干扰,这样才能让具有USB 3.0连接端口的电子系统得以通过 Class-A 的I EC 61000-4-2系统级静电放电保护测试。利用传输线脉冲系统(TLP)测量 AZ1065-06F 后, 可以观察到如图1所示的 ESD 箝制电压特性。在 IEC 61000-4-2接触模式6kV(TLP 电流等效约为17A)的 ESD 攻击下,箝制电压仅有13.4V,足以有效避免系统产品在静电测试时发生数据错误、当机甚至损坏的情况。图2所示为装有 ESD 保护组件 AZ1065-06F 的USB 3.0端口顺利通过5Gbps 的眼图测试结果。
QQ图片20211227203012.png
   在电子产品日益小型化的发展趋势下,产品的印刷电路板(PCB)面积也随之越来越小,但对   于更多功能的要求使得线路变得更加复杂,这些都对产品设计布局造成相当大的困扰。

QQ图片20211227202916.png AZ1065系列产品提供了六个极低电容的引脚,可同时保护 USB 3.0的两组差动对(TX 和RX) 及USB 2.0的差动对(D+和D-),具有减小 PCB 面积和降低布局复杂度等优点,并可大幅节省系统成本。更特别的是,AZ1065-06F 率先采用交错型的引脚,以便 PCB 布局时可利用穿透式(Feedthrough)方式实现完美设计,图3显示了 AZ1065-06F 的接线方式。
QQ图片20211227202908.png 这种首创的组件接脚方式可免除绕线时的诸多困扰,不但对简化产品设计阶段的PCB 布局工作有相当大的帮助,同时差动信号线的布局也将更为对称,从而减少信号传输错误的机会。 晶焱科技表示,利用TVS Array 完成多条信号/电源线的 ESD 保护是系统产品的设计趋势,
公司除了投入大量的设计资源外,还同时与多家IC 设计公司、晶圆厂及封装测试厂合作开发最适合系统产品使用的各种 TVS Array,希望打破传统陶瓷保护组件/齐纳二极管的低性价比瓶颈,提供给系统产品设计者专业和多样化的 ESD 解决方案。
Esd.jpg
常州鼎先电子有限公司  
电路保护器件
13775299578邢先生
邮件:xsq@first-electronic.cn
电话:0519-88171671
地址 : 江苏省常州市新北区辽河路666号常州工学院产教融合大楼A座