硕凯方案：USB3.0端口的ESD防护方案

为什么要对USB3.0端口进行ESD防护设计？

在各式各样的端口规格中，USB应该是使用最广泛的一种应用。其中，USB3.0端口因其具备的高速传输速率的优点而更受有高画质、大容量存储需求的电子产品的欢迎。USB3.0有十倍于USB2.0的传输速率，这是因为它使用了更先进的制程来设计与制造，但这也意味着USB3.0的控制芯片对ESD的耐受能力快速下降。由于USB3.0常被用来传输大容量的影音数据，它对防止数据丢包的要求更高。除此之外，USB端口都具有即插即用、随拔即关。然而这个热插入动作却也经常是造成电子系统工作异常、甚至造成USB端口组件毁坏的元凶，因为如静电放电(ESD)等瞬时噪声就是来自这个热插入动作，而USB3.0芯片集成度高，很脆弱，易受静电损坏。因此对USB3.0端口进行ESD防护设计非常重要。

那么，USB3.0端口ESD静电防护器件要怎么选？

需同时满足以下几种条件：

一、较低的结电容，以保证不会影响USB3.0端口的传输速率。

二、ESD器件的耐受能力高，能够承受IEC 61000-4-2接触模式8kV ESD的冲击。

三、反应迅速，将电压钳位在一个合理的范围，使数据传输过程中不会发生丢包现象。

防护方案与硕凯器件

硕凯电子拥有丰富的ESD防护经验，针对USB3.0静电防护设计了以下电路图，在这个方案中主要应用到的两种不同型号的TVS管保护器件：

图：USB3.0防护方案电路图解

瞬态抑制二极管（TVS）
TVS1【ULC3304P10】Vrwm：3.0V；Vb：4.0V；防静电能力（接触/空气）：30KV/30KV；结电容（f=1MHz）：0.5pF；封装为DFN2510P10
TVS2【ESD05V14T-LC】Vrwm：5.0V；Vb：6.0V；防静电能力（接触/空气）：8KV/15KV；结电容（f=1MHz）：1.2pF；封装为STO-143

在这个方案中，我们在USB3.0的电源线，数据线共使用了2颗TVS对地做防护，来做静电电压钳位。这两款TVS管的结电容均较小，满足USB3.0的高速传输。TVS管的反应时间为ns级别，残压低。同时小封装的TVS管也满足USB芯片集成度高的特点，占用PCB板小。

硕凯方案应用场合：

硕凯电子拥有十余载的电路保护技术，配备设备齐全的EMC实验室，所设计的USB3.0端口ESD防护方案可靠性经过真实工作环境的模拟与大量的数据验证，能够应用在各种场合，如：

1、笔记本电脑、PAD、家用台式电脑、工业电脑

2、枪机设备

3、网络打印机

4、机顶盒

5、移动手持设备

6、电视

7、车载

8、其他含USB2.0端口设备

9、DVD刻录机