USB3.0防静电放保护设计方案
0 2023-02-01

在今年计算机硬件的热门话题中,3.0绝对是最受瞩目的。自从公元2000年USB2.0释出后,这项应用已深植各项电子产品中,在各式各样的端口规格中, USB应可算是使用最广泛的了。USB3.0的数据传输速率比现有的USB2.0快上十倍,刚好迎合日益大增的高画质、大容量储存需求。无论是外接式硬盘、随身碟、相机记忆卡均可大幅缩减储存的时间。除了在计算机上的应用之外,手机与相机的传输也几乎都是使用USB规格,甚至许多产品更直接把充电端与USB结合,难怪各界皆如此期待USB3.0的广泛使用,好让用户享受4.8Gbps的传输快感。USB3.0接口分成主机(Host)端与装置(Device)端,必须先有Host端的支持,周边的Device端才能搭配;而芯片大厂及超威自2010年起亦已开始研发将支持USB3.0为南桥规格,加上微软Windows 7也确定研发支持USB3.0的drive,预估USB 3.0取代USB2.0已是既定趋势。

为实现十倍于USB2.0的传输速度,USB 3.0控制芯片必须使用更先进的制程来设计与制造,但这也造成USB 3.0的控制芯片对ESD的耐受能力快速下降。除此之外,USB 3.0会被大量用来传输影音数据,对数据传输容错率会有越严格的要求,使得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必要。除了传输速度的要求之外,另一个用户最普遍的USB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端口组件毁坏的元凶,因为如静电放电(ESD)等瞬时噪声就是来自这个热插入动作。

要用在USB3.0端口的ESD防护组件必须同时符合下面三项要求:

第一、ESD防护组件本身的寄生必须要小,为不影响USB3.0 4.8Gbps的传输速率,其寄生电容必须小于0.3pF。

第二、防护组件对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。

第三、也是最重要的一项要求,防护组件在ESD事件发生期间所提供的箝制电压必须要够低,不能造成传输数据的损坏。

以上三项要求缺一不可,缺少了任何一个要项,USB3.0端口就无法被完善地保护。然而要同时符合以上三项要求的ESD防护组件,其本身的设计难度就相当高。

晶焱科技拥有先进的ESD防护设计技术,特别针对USB3.0的防护需求,推出AZ1065系列的ESD防护组件。为避免防护组件的寄生电容影响USB3.0 4.8Gbps差动(Differenal)讯号的高速传输,AZ1065的寄生电容已低于0.3pF。在极低的电容特性下,任一接脚在室温时仍皆可承受IEC 61000-4-2接触模式10kV ESD的轰击。最重要是,以相同寄生电容来比较,AZ1065拥有最低的ESD箝制电压,可有效防止数据传输时被ESD事件所干扰,才能让拥有USB 3.0端口的电子系统有机会通过Class-A的IEC 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后,可以观察到如图一的ESD箝制电压特性。在IEC 61000-4-2接触模式6kV的ESD冲击下(TLP等效约为17A),箝制电压仅有13.4V,将得以有效避免系统产品于静电测试时发生数据错误、当机甚至损坏的情况。

图1:AZ1065-06F的ESD箝制电压测试曲线。

在电子产品的USB3.0应用中,AZ1065-06F将是静电放电防护的最佳解决方案。图2所示即为装有ESD防护组件AZ1065-06F的USB3.0端口顺利通过bps的Eye Diag测试结果。

图2:AZ1065-06F 5Gbps的Eye Diagram测试结果。

在电子产品朝向轻薄短小的发展趋势下,产品的印刷电路板(PCB)也随之越来越小,但在产品功能强大的要求之下,线路也变得更加复杂,因此PCB的面积已变得寸土寸金,造成产品设计时相当大的困扰。AZ1065系列产品提供六个极低电容的接脚,可同时保护USB3.0的两组差动对(TX and RX)及USB2.0的差动对(D and D-),具有缩小PCB面积与降低布局(Layout)复杂度等优点,可节省系统成本。更特别的是AZ1065-06F首先采用交错型式的接脚,以提供PCB Layout时可利用穿透式(Feedthrough)的设计,图3即为AZ1065-06F的接线方式。此种首创的组件接脚方式将可免除绕线时的诸多困扰,不但对缩短产品设计时间的PCB Layout工作有相当大的帮助,同时差动讯号线的Layout也将更为对称,减少讯号传输错误的机会。

图3:以AZ1065-06F作为USB3.0 ESD防护,线路可利用穿透式Layout达成。

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • 手机
  • 消费电子
  • 快充
  • USB
  • 使用MAX3420全速USB外设实现USB接口的扩展

    目前,USB接口的使用越来越广泛,许多设备上都提供了USB接口。传统的USB控制器需要使用包括数据线和控制线在内的十多根线,占用了大量的CPU资源。而现代设备正

    6小时前
  • 欧盟充电器接口迎来统一,USB-C® 将成为最大赢家

      作者:MarkFu,赛普拉斯USB产品线高级营销总监  今年一月,欧洲议会以550对12的投票结果通过一项决议:建议在欧洲销售的所有手机和便携式电子设备统一

    昨天
  • 采用通用串行总线USB技术的高速数据采集卡的设计方案

    引言数据采集在现代工业生产及科学研究中的重要地位日益突出,并且实时高速数据采集的要求也不断提高。在信号测量、图像处理、音频信号处理等一些高速、高精度的测量中,都

    03-24
  • 采用CY7C646xx系列实现USB接口系统的设计

    1、USB简介UBS(UniversalSerialBus)是一种标准的计算机与外设的连接接口,1995年问世,并由Compaq,DigitalEquipmen

    03-24
  • USB标准的版本和接口硬件知识

    前言对于 usb (UniversalSerialBus)大家都非常熟悉,通用串行总线,是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准,也是一种输入输出接口的技术

    03-21
  • MM32 USB复合设备讲解

    在上一节我们介绍了MM32MCU的USB模拟U盘功能,通过四个章节把常用的USB设备功能编程一一做了介绍,通常来说,往往希望我们USB设备多个功能可以一起工作,

    03-16
  • USB-C PD设计需要什么?

    作者:DanielLeih在过去的几年里,有许多文章都对USB-C连接器的优点交口称赞。除了它的万兆每秒(Gbps)带宽和交替模式视频功能之外,还有两个非常有价

    03-16
  • LCD MUC模式和RGB模式的区别

    LCD的接口有多种,分类很细。主要看LCD的驱动方式和控制方式,目前手机上的彩色LCD的连接方式一般有这么几种:MCU模式,RGB模式,SPI模式,VSYNC模

    03-14
  • 基于USB设备的接口驱动设计方法解析

    随着USB2.0设备的不断增加,USB设备驱动开发在嵌入式开发中变的越来越重要。WindowsCE支持USB2.0更是对这一波新技术浪潮产生巨大的推动。近期我负

    03-13
  • MM32 MCU USB的WebDFU功能

    前面我们介绍了新出USB设备类型WebUSB,其中使用MM32MCU实现WebUSB功能。既然可以通过网页与USB设备通信,那是否可以做别的功能,比如USB-D

    03-13
  • USB CDC的方式来实现shell功能

    在前面的章节中我们介绍了MM32USB各种功能类型,也介绍了如何通过串口或者J-LinkRTT方式实现shell辅助调试方式,但是其都需要依赖额外的工具,比如串

    03-13
  • 基于手机USB高清视频传输接口技术的设计

    为了应对手机传输高清摄像的挑战,需要在USB标准中定义一个USB音视频类来规范USB视频传输(Video-over-USB)技术。手机的摄像功能已经从一种新鲜事

    03-10
下载排行榜
更多
广告