¿Cómo proteger los conectores USB tipo C de descargas electrostáticas?

13/04/2022 Yue


Los consumidores de hoy en día se han vuelto rápidamente dependientes de los dispositivos móviles que utilizan el estándar de interfaz de comunicación USB-C o USB-Type C, desde teléfonos inteligentes y tabletas hasta dispositivos portátiles y computadoras portátiles, donde los puertos USB también pueden funcionar como puerto de carga rápida para estos dispositivos. Como resultado, la descarga electrostática (ESD) y la protección térmica para los conectores USB tipo C nunca han sido más importantes.

Los circuitos electrónicos con cables y conectores expuestos al ambiente externo (como los puertos USB) son objetivos potenciales para ESD, los efectos de ESD pueden generarse por contacto humano directo o aire, los efectos de ESD pueden ser tan altos como 30 kV o más, y las corrientes pueden ser tan alto como 30 A, el tiempo de subida es muy rápido, puede derretir silicona y cables, y la energía de ESD es tan grande que puede causar una falla completa del componente. Además, las corrientes inducidas por ESD pueden causar fallas leves, incluidos cambios de estado, bloqueo o comportamiento impredecible de los dispositivos lógicos.

1. Para las líneas USB 2.0, considere usar el diodo TVS unidireccional SP3530 o equivalente. Este diodo TVS puede absorber descargas de ESD de 22 kV, casi 3 veces el nivel de 8 kV requerido por IEC 61000-4-2, sin atenuación. Por lo general, una capacitancia baja de 0,3 pF minimiza la interferencia con las transiciones de señal. El componente está alojado en un paquete de montaje en superficie 0201 diseñado para ahorrar espacio en la placa de PC.

2. Las líneas SuperSpeed ​​requieren un componente con la menor capacitancia posible para no degradar el rendimiento de las transferencias de datos de alta velocidad. Por ejemplo, el diodo TVS bidireccional SP3213, dos diodos conectados de ánodo a ánodo brindan protección contra descargas de ESD de hasta 12 kV. Estos diodos suelen tener una corriente de fuga de solo 20 nA para minimizar la disipación de potencia del circuito y están empaquetados en un paquete compacto de montaje en superficie µDFN-2.

3.Para uso de banda lateral (SBU) y líneas de canal de configuración (CC), se puede considerar el diodo TVS unidireccional SP1006. El dispositivo puede absorber con seguridad descargas de ESD de 30 kV en un paquete µDFN-2. El SP1006 es un diodo TVS muy confiable, calificado AEC-Q101, para aplicaciones automotrices con comunicaciones USB.

4.Las líneas Vbus requieren diodos TVS capaces de soportar niveles de potencia más altos que los dispositivos de protección de líneas de señal. Los diodos TVS de 200 W de la serie SPHV protegen las líneas Vbus con una capacidad de 100 W. Los diodos SPHV tienen clasificación ESD de 30 kV, calificación AEC-Q101 y están disponibles en paquetes de montaje en superficie. Para interfaces de rango de potencia extendido, una solución de ejemplo es un diodo SMBJ. Tiene una potencia nominal máxima de 600 W más alta que los diodos SPHV y puede absorber descargas de ESD de hasta 30 kV. Al igual que otros diodos TVS recomendados para puertos USB, los diodos SMBJ son componentes de montaje en superficie.

Cada uno de los diferentes diodos TVS tiene la función necesaria para proteger un conjunto específico de líneas de ESD sin interferir con la función de las líneas. La incorporación de estos diodos en un circuito evita fallas instantáneas, fallas leves y posibles fallas prematuras.

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