Die Verbraucher von heute sind schnell von mobilen Geräten abhängig geworden, die den USB-C- oder USB-Typ-C-Kommunikationsschnittstellenstandard verwenden, von Smartphones und Tablets bis hin zu Wearables und Laptops, bei denen USB-Anschlüsse auch doppelt so schnell aufgeladen werden können wie der Anschluss dieser Geräte. Daher waren elektrostatische Entladung (ESD) und Wärmeschutz für USB-Typ-C-Steckverbinder wichtiger denn je.
Elektronische Schaltungen mit Kabeln und Anschlüssen, die der äußeren Umgebung ausgesetzt sind (z. B. USB-Anschlüsse), sind potenzielle Ziele für ESD, ESD-Effekte können durch direkten menschlichen Kontakt oder Luft erzeugt werden, ESD-Effekte können bis zu 30 kV oder mehr betragen, und Ströme können dies so hoch wie 30 A sein, die Anstiegszeit ist sehr schnell, kann Silizium und Drähte schmelzen, und die Energie von ESD ist so groß, dass sie einen vollständigen Ausfall der Komponente verursachen kann. Darüber hinaus können durch ESD induzierte Ströme weiche Ausfälle verursachen, einschließlich Zustandsänderungen, Latch-up oder unvorhersehbarem Verhalten von Logikgeräten.
1. Für USB 2.0-Leitungen erwägen Sie bitte die Verwendung der unidirektionalen TVS-Diode SP3530 oder einer gleichwertigen Diode. Diese TVS-Diode kann 22-kV-ESD-Stöße sicher absorbieren, fast das Dreifache des von IEC 61000-4-2 geforderten 8-kV-Pegels, ohne Dämpfung. Typischerweise minimiert eine niedrige Kapazität von 0,3 pF Interferenzen mit Signalübergängen. Die Komponente ist in einem oberflächenmontierbaren 0201-Gehäuse untergebracht, das darauf ausgelegt ist, Platz auf der Leiterplatte zu sparen.
2. SuperSpeed-Leitungen erfordern ein Bauteil mit möglichst niedriger Kapazität, um die Leistung bei Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungen nicht zu beeinträchtigen. Beispielsweise bietet die bidirektionale TVS-Diode SP3213, zwei von Anode zu Anode geschaltete Dioden, Schutz vor ESD-Stößen bis zu 12 kV. Diese Dioden haben typischerweise einen Leckstrom von nur 20 nA, um die Verlustleistung der Schaltung zu minimieren, und sind in einem kompakten oberflächenmontierbaren µDFN-2-Gehäuse untergebracht.
3.Für Leitungen zur Seitenbandnutzung (SBU) und Konfigurationskanäle (CC) kann die unidirektionale TVS-Diode SP1006 in Betracht gezogen werden. Das Gerät kann 30-kV-ESD-Stöße in einem µDFN-2-Gehäuse sicher absorbieren. Die SP1006 ist eine sehr zuverlässige TVS-Diode, AEC-Q101-qualifiziert, für Automobilanwendungen mit USB-Kommunikation.
4.Vbus-Leitungen erfordern TVS-Dioden, die höheren Leistungspegeln standhalten können als Signalleitungsschutzgeräte. Die 200-W-TVS-Dioden der SPHV-Serie schützen Vbus-Leitungen mit einer Kapazität von 100 W. SPHV-Dioden sind ESD-zertifiziert bis 30 kV, AEC-Q101-qualifiziert und in oberflächenmontierbaren Gehäusen erhältlich. Für Schnittstellen mit erweitertem Leistungsbereich ist eine Beispiellösung eine SMBJ-Diode. Sie hat eine höhere Spitzenleistung von 600 W als SPHV-Dioden und kann ESD-Stöße bis zu 30 kV absorbieren. Wie andere für USB-Anschlüsse empfohlene TVS-Dioden sind SMBJ-Dioden oberflächenmontierte Komponenten.
Jede der verschiedenen TVS-Dioden hat die notwendige Funktion, um einen bestimmten Satz von Leitungen vor ESD zu schützen, ohne die Funktion der Leitungen zu beeinträchtigen. Die Einbindung dieser Dioden in eine Schaltung verhindert sofortige Ausfälle, weiche Ausfälle und mögliche vorzeitige Ausfälle.
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