Oggi i consumatori sono diventati rapidamente dipendenti dai dispositivi mobili che utilizzano lo standard di interfaccia di comunicazione USB-C o USB-Type C, da smartphone e tablet a dispositivi indossabili e laptop, dove le porte USB possono anche raddoppiare la velocità di ricarica di questi dispositivi. Di conseguenza, le scariche elettrostatiche (ESD) e la protezione termica per i connettori USB di tipo C non sono mai state così importanti.
I circuiti elettronici con cavi e connettori esposti all'ambiente esterno (come le porte USB) sono potenziali bersagli di ESD, gli effetti ESD possono essere generati dal contatto umano diretto o dall'aria, gli effetti ESD possono raggiungere 30 kV o più e le correnti possono essere fino a 30 A, il tempo di salita è molto rapido, può fondere silicio e fili e l'energia dell'ESD è così grande che può causare il guasto completo del componente. Inoltre, le correnti indotte da scariche elettrostatiche possono causare guasti deboli, inclusi cambiamenti di stato, latch-up o comportamento imprevedibile dei dispositivi logici.
1. Per le linee USB 2.0, considerare l'utilizzo di un diodo TVS unidirezionale SP3530 o equivalente. Questo diodo TVS può assorbire in modo sicuro scariche ESD da 22 kV, quasi 3 volte il livello di 8 kV richiesto dalla norma IEC 61000-4-2, senza attenuazione. In genere, una bassa capacità di 0,3 pF riduce al minimo l'interferenza con le transizioni del segnale. Il componente è alloggiato in un contenitore a montaggio superficiale 0201 progettato per risparmiare spazio sulla scheda PC.
2. Le linee SuperSpeed richiedono un componente con la capacità più bassa possibile per non degradare le prestazioni dei trasferimenti di dati ad alta velocità. Ad esempio, il diodo TVS bidirezionale SP3213, due diodi collegati anodo-anodo forniscono protezione contro i colpi ESD fino a 12 kV. Questi diodi hanno in genere una corrente di dispersione di soli 20 nA per ridurre al minimo la dissipazione di potenza del circuito e sono racchiusi in un compatto contenitore a montaggio superficiale µDFN-2.
3.Per le linee di utilizzo della banda laterale (SBU) e del canale di configurazione (CC), è possibile prendere in considerazione il diodo TVS unidirezionale SP1006. Il dispositivo è in grado di assorbire in modo sicuro scariche ESD da 30 kV in un package µDFN-2. L'SP1006 è un diodo TVS molto affidabile, qualificato AEC-Q101, per applicazioni automobilistiche con comunicazioni USB.
4.Le linee Vbus richiedono diodi TVS in grado di sopportare livelli di potenza più elevati rispetto ai dispositivi di protezione della linea di segnale. I diodi TVS serie SPHV da 200 W proteggono le linee Vbus con una capacità di 100 W. I diodi SPHV sono classificati ESD fino a 30 kV, qualificati AEC-Q101 e disponibili in pacchetti a montaggio superficiale. Per le interfacce a gamma di potenza estesa, una soluzione di esempio è un diodo SMBJ. Ha una potenza nominale di picco superiore a 600 W rispetto ai diodi SPHV e può assorbire scariche ESD fino a 30 kV. Come altri diodi TVS consigliati per le porte USB, i diodi SMBJ sono componenti a montaggio superficiale.
Ciascuno dei diversi diodi TVS ha la funzione necessaria per proteggere un insieme specifico di linee da ESD senza interferire con la funzione delle linee. L'incorporazione di questi diodi in un circuito previene il guasto istantaneo, il guasto graduale e il potenziale guasto prematuro.
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