如何保护 USB Type-C 连接器免受静电放电?

2022-04-13 Yue


今天的消费者已经迅速依赖使用 USB-C 或 USB-Type C 通信接口标准的移动设备,从智能手机和平板电脑到可穿戴设备和笔记本电脑,USB 端口还可以作为这些设备端口的快速充电端口。 因此,USB Type-C 连接器的静电放电 (ESD) 和热保护变得前所未有的重要。

电缆和连接器暴露在外部环境(如 USB 端口)的电子电路是 ESD 的潜在目标,ESD 效应可由人体或空气直接接触产生,ESD 效应可高达 30 kV 或更高,电流可 高达30 A,上升时间非常快,可以熔化硅和电线,ESD的能量非常大,可以导致元件完全失效。 此外,ESD 感应电流会导致软故障,包括逻辑器件的状态变化、闩锁或不可预测的行为。

1. 对于 USB 2.0 线,请考虑使用 SP3530 单向 TVS 二极管或同等产品。 此 TVS 二极管可以安全地吸收 22kV ESD 冲​​击,几乎是 IEC 61000-4-2 要求的 8kV 水平的 3 倍,并且没有衰减。 通常,0.3 pF 的低电容可最大限度地减少对信号转换的干扰。 该组件采用 0201 表面贴装封装,旨在节省 PC 板空间。

2. SuperSpeed 线路要求元件的电容尽可能低,以免降低高速数据传输的性能。 例如,SP3213 双向 TVS 二极管,两个阳极到阳极连接的二极管提供针对高达 12 kV 的 ESD 冲​​击的保护。 这些二极管的漏电流通常仅为 20 nA,可最大限度地降低电路功耗,并采用紧凑型 µDFN-2 表面贴装封装。

3.对于边带使用 (SBU) 和配置通道 (CC) 线路,可以考虑使用 SP1006 单向 TVS 二极管。 该器件采用 µDFN-2 封装,可以安全吸收 30 kV ESD 冲​​击。 SP1006 是一款非常可靠的 TVS 二极管,符合 AEC-Q101 标准,适用于带 USB 通信的汽车应用。

4.Vbus 线路需要 TVS 二极管能够承受比信号线路保护设备更高的功率水平。 SPHV 系列 200 W TVS 二极管保护具有 100 W 容量的 Vbus 线路。 SPHV 二极管的 ESD 额定值为 30 kV,符合 AEC-Q101 标准,并提供表面贴装封装。 对于扩展功率范围接口,示例解决方案是 SMBJ 二极管。 它具有比 SPHV 二极管更高的 600 W 峰值额定功率,并且可以吸收高达 30 kV 的 ESD 冲​​击。 与推荐用于 USB 端口的其他 TVS 二极管一样,SMBJ 二极管是表面贴装元件。

每个不同的 TVS 二极管都具有保护一组特定线路免受 ESD 影响而不干扰线路功能的必要功能。 将这些二极管并入电路可防止瞬时故障、软故障和潜在的过早故障。

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