USB4是建构在USBType C的实体接口上,此接口除了可以将传输速率提高到40Gbit/s,而且USB PD供电最高还可以达到100W来实现快速充电。未来USB Type C接口将成为PC、笔记本电脑及平板、智能型手机…等消费性电子产品的主流接口。

与传统USB相同,USB4在系统上是外露给使用者随时可以插拔的接口,最普遍的应用就是即插即用、随拔即关,然而这个热插入动作却也经常是造成电子系统工作异常、甚至造成USB Type C控制组件损坏的元凶,因为这样的动作非常容易造成ESD等瞬时噪声问题。在热插入中,由于接口端的讯号线已经带电,这样的带电电缆在接触系统时,将形成放电动作,这种现象等同于静电放电效应会对系统产生严重破坏,一般称这种现象为直接放电。目前在系统的静电放电测试上,越来越多的厂商要求以Direct-Pin Injection方式测试产品,以此来模拟系统在客户端使用时最常遭受到的ESD问题。
对于USB4的高速接口而言,在选择ESD/EOS保护组件时必须考虑到:
1. 为确保USB4高速讯号传输时的讯号完整性,所以选择ESD保护组件时,须选择其寄生电容极低的ESD保护元件,建议寄生电容低于0.2pF。
2. 保护元件对ESD的耐受能力必须要高,最少要能承受IEC 61000-4-2接触模式8kV ESD的轰击。
3. ESD Clamping voltage是最重要的参数, ESD保护元件若要对系统提供有效保护,最需要考虑箝制电压是否够低,使得ESD的能量能被箝制在更低的电压以防止系统内部电路受到干扰或损毁,此箝制电压是判断ESD保护元件对于系统电路保护效能最重要的参数。
4. USB PD充电技术可以支持四段电压(5V/9V/15V/20V),频繁的热插入电源线将极易引发ESD/EOS问题,因此需在系统上采用更加完善的ESD/EOS保护方案设计。
USB4接口的ESD/EOS解决方案保护线路
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浪拓器件推荐
BV-FK05U4CA工作电压 5V,最小击穿电压6V,DFN-10L封装,典型结电容仅为0.6pF,确保信号完整性,满足IEC 61000-4-2 (ESD) ±25kV(空气)和±15kV(接触)。

DFN1610-2L封装单向TVS二极管BV-FE07ZA
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特征
•IEC61000-4-2(ESD):±25kV(接触放电)±25kV(空气放电)
•IEC61000-4-5(浪涌):140A(8 /20μs)
•电容:Cj = 1000pF(典型值)
•超低漏电流:IR <1uA(典型值)
•低钳位电压:VCL = 13V(典型值) @ IPP =100A(TLP)
•峰值脉冲功率1800W(8/20μS)
•无铅
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深圳浪拓电子提供 150多款从单通道到多通道的 ESD 防护器件,整体外形尺寸小至 0.6*0.3*0.3mm (DFN0603),工作电压范围覆盖 2.5V~36V,电容值低至 0.2pF,为电子产品的各类通信接口,如 USB、HDMI、LVDS、RS485、RS232、VGA、RJ11、RJ45、BNC、RF天线和 GPIO 等提供多元化的ESD 防护方案。
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