USB接口静电/浪涌拟制保护方案

 

上海长园维安微电子有限公司

傅国锋：18602155169

USB接口的基本知识

u  USB的英文全称为Universal Serial Bus,中文含义是通用串行总线，它是一种快速的，

   双向的，同步传输的廉价的并可以进行热插拔的串行接口。

  

主要特点：

 

u  多个设备串列连接

u  连接方式灵活

u  速度快

u  热插拔

u  使用方便

u  独立供电

u  成本低

二.USB发展历史

 

Ø  传统的串口、并口通讯方式逐渐不能满足现有系统或者设备的数据传输速率需求。

 

Ø  以Intel为首的七家公司于1994年推出了USB(Universal Serial Bus，通用串行总线协议)概念.

   94年11月11日发表了USB V0.7版本以后，USB版本经历了多年的发展，到现在已经发展为3.0版本。

 

 

Ø   USB各版本区别版本最大传输速率速率(最大输出电流协议推出时间)：

 

　 USB1.0：1.5Mbps(192KB/s)低速(Low-Speed)500mA……1996年1月

 

　 USB1.1：12Mbps(1.5MB/s)全速(Full-Speed)500mA……1998年9月

 

　 USB2.0：480Mbps(60MB/s)高速(High-Speed)500mA……2000年4月

 

　 USB3.0：5Gbps(640MB/s)超速(Super-Speed)900mA……2008年11月

 

USB1.1\USB2.0结构特点

 

    USB1.1与USB2.0均采用4线连接方式，一条供电源线，一对数据线，一条接地线。

 

1. 供电线电压为5V，最大电流500mA。

 

1. USB1.0接口低速传输速率为1.5Mb/s

 

1. USB1.1接口全速传输速率为12Mb/s 。

 

1. USB2.0接口高速480Mb/s。

 

 

USB3.0结构特点

 

1. USB 3.0标准由Intel和HP、NEC、微软以及德州仪器共同开发 。

 

1. 传输速度可达(5.0 Gbps)，与USB2.0不同的是USB 3.0新增了5个触点，

 

1.  两条为超速数据输出，两条为超速数据输入。

 

1. USB 3.0的电源900mA，将支持光纤传输。

 

1. USB 3.0的设计兼容USB 2.0与USB 1.1版本。

 

 

USB设备存在静电放电的隐患

 

1. USB端口是热插拔系统，受到由用户或空气放电造成的ESD影响。
2. 静电可以损害USB接口，造成USB集成电路故障，最糟糕的是会在电子系统中产生数据位重影。

这些损害和故障造成电子设备的"硬性损伤"或元器件损坏。

 

 USB元件的ESD防护所必需的特性：

 

　　1. 低电容(<5pf)，以减少高速速率下(480Mbps, USB 2.0)的信号衰减。

 

　　2. 快速工作响应时间(纳秒)，可以在ESD脉冲的快速上升时间内保护USB元件。

 

　　3. 低漏电电流，以减少正常工作下的功率能耗。

 

　　4. 稳固耐用，在反复性的ESD情况下仍然完好无损。

 

　　5. 集成度高，封装面积小。

低速与全速应用

USB低速和全速模式是早期版本，目前手机也有应用。 但随着USB2.0在移动设备的普及，尤其是手机方面， 这类带滤波及中断电阻的产品逐步推出市场。

   针对已有设计可以采用WE05-2RT3替代。

USB2.0   Upstream & Downstream

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

USB2.0分立保护方案 （低成本)
常规SESD	低电容SESD
WE05DB1	WE05DLCB1      1.5pF
WE05D5	WE05D5MC        1.5pF

 

USB2.0  OTG

推荐型号：WE05-4RT3

推荐型号：WE05-4RP

 

推荐型号：WE08-4R5P

USB2.0 双接口保护（主要应用PC、电视机、USB Hub等）

推荐型号: WE05-4RVLC

 

USB3.0端口的ESD防护组件须符合下面要求：

第一、ESD防护组件本身的寄生电容必须要小，为不影响USB3.0

      5.0Gbps的传输速率，其寄生电容必须小于0.5pF。

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、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。

USB3.0 接口应用方案

选择型号：WS05-4R2P