USB接口的靜電和浪涌保護

USB是Universal Serial Bus（通用串行總線）的縮寫，它是一種常見的外部總線標準，用于規(guī)范計算機與其他電子設(shè)備之間的連接與通信。USB技術(shù)使得數(shù)據(jù)傳輸變得更加簡單快捷，并且支持即插即用功能，也就是說，用戶可以在電腦運行時連接或斷開USB設(shè)備，無需重啟電腦或進行復(fù)雜的設(shè)置。

隨著技術(shù)演進，從最初的USB 1.x到USB 2.0、USB 3.x、USB 3.2、USB4以及現(xiàn)在的USB4和USB Type-C，傳輸速度和電力管理能力顯著提升，滿足了現(xiàn)代設(shè)備對于高速數(shù)據(jù)交換和高效充電的需求。

靜電放電（ESD）和電涌（Surge）是USB接口面臨的常見威脅。靜電浪涌不僅會直接損壞硬件，還可能引起數(shù)據(jù)傳輸中斷或降低設(shè)備的整體性能。

為了確保USB接口的穩(wěn)定性和安全性，設(shè)計中必須包含有效的防護措施。常見的防護組件包括ESD二極管和瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）。ESD二極管能在檢測到過高電壓時迅速響應(yīng)，將多余電荷導(dǎo)向地線，避免敏感電路受損。TVS二極管則能在電涌發(fā)生時吸收并限制瞬態(tài)電壓，保護電路不受傷害。此外，低結(jié)電容ESD保護器件常用于高速數(shù)據(jù)線，以最小化對信號質(zhì)量的影響，而氣體放電管（GDT）則適用于處理高能量電涌，作為第一級防護，有效泄放大量能量。

上海雷卯擁有先進設(shè)備與專業(yè)團隊，可根據(jù)IEC61000-4-2和IEC61000-4-5的測試標準及產(chǎn)品本身的抗靜電需求為客戶提供相關(guān)推薦方案。如下是雷卯關(guān)于USB靜電浪涌保護的方案簡述：

1.1.1：USB2.0 靜電保護方案

方案優(yōu)點：USB2.0提供500Mbps的傳輸速度，雷卯采用單顆器件防護,節(jié)約空間，保證信號完整性，SR05 滿足IEC61000-4-2，等級4，接觸放電20kV，空氣放電20kV。SR05W 滿足IEC61000-4-2，等級4，接觸放電30kV，空氣放電30kV,性能提高了7倍，保證工業(yè)客戶的各種電氣干擾。如對Vbus有過流要求，需配PTC保護。

1.1.2 USB2.0 靜電保護方案(2)

方案優(yōu)點：USB2.0提供500Mbps的傳輸速度，雷卯采用單顆器件防護,節(jié)約空間， 保證信號完整性，USBLC6-2SC6 的1腳和6腳之間相通，滿足IEC61000-4-2，等級4，接觸放電25kV，空氣放電30kV，保證工業(yè)客戶的各種電氣干擾。如對Vbus有過流要求，需配PTC保護。

1.2 雙USB2.0 靜電保護方案

方案優(yōu)點：USB2.0提供500Mbps的傳輸速度，雷卯采用單顆器件防護2個USB,節(jié)約空間， 保證信號完整性，滿足IEC61000-4-2，等級4，接觸放電8kV，空氣放電15kV

如對Vbus有過流要求，需配PTC保護。

 1.3 USB3.0/TYPE-C  靜電保護方案

 方案優(yōu)點：USB3.0提供5.0Gbps的傳輸速度，雷卯采用單顆器件防護,節(jié)約空間， 保證信號完整性，滿足IEC61000-4-2，等級4，接觸放電8kV，空氣放電15kV

 1.4 USB3.0/TYPE-C 靜電保護方案

 方案優(yōu)點：USB3.0提供5.0Gbps的傳輸速度，雷卯采用分立器件防護,保證信號完整性 滿足IEC61000-4-2，等級4，接觸放電8kV，空氣放電15kV。

  1.5 手機USB端口靜電浪涌保護方案

  方案優(yōu)點：雷卯采用2級防護,節(jié)約空間，提供大浪涌器件前級保護,適合國際市場。 后級采用DFN1006-3雙路器件防靜電，滿足IEC61000-4-2，接觸放電 30kV，空氣放電30kV。

1.6 USB帶快充靜電保護電壓5V 12V 36V

方案優(yōu)點：USB2.0提供500Mbps的傳輸速度，雷卯采用單顆器件防護,節(jié)約空間， 保證信號完整性，滿足IEC61000-4-2，等級4，接觸放電20kV，空氣放電25kV

針對快充電壓5V/12V/36V都有對應(yīng)器件。

1.7 USB3.0/TYPE-C  靜電濾波保護方案

方案優(yōu)點：USB3.0提供5.0Gbps的傳輸速度，雷卯采用多路集成器件防護, 可節(jié)約空間，可保證信號完整性，可濾除雜訊，滿足IEC61000-4-2（等級4），接觸放電25kV，空氣放電25kV 。

 1.8 USB3.1 第二代接口的靜電保護方案

 USB 3.1 第 2代集成了 Tx/Rx 差分線，速度高達 10 Gbps。為在這些速度下，靜電放電保護的 電容必須被最小化，以保持信號的完整性。

解決方案:ESD 解決方案的 Tx/Rx 線的 USB 3.1 Gen 2 應(yīng)該有一個 0.3 pF 或更低的電容具有 信號完整性目的，工作電壓為>3.6 V。一種解決方案是 4 通道 ESD 設(shè)備超低電容的數(shù)據(jù)線 (Tx,Rx)， 結(jié)合低電容的 2 通道 ESD 設(shè)備用于 D+/D -和 VBUS 線路的單通道 ESD 設(shè)備。

 1.9 USB2.0-USB3.1 接口的靜電保護方案

 背景：USB接口從2.0到現(xiàn)在的3.1 Gen 2,數(shù)據(jù)速率從480Mbps 到 10Gbps，數(shù)據(jù)速率越來越高，因此對于靜電放電保護器件的電容要求越來越小，以保持信號的完整性。

解決方案: USB 3.1 Gen 2的 Tx/Rx 線ESD 應(yīng)該電容為0.5 pF 或更低，工作電壓為>3.6 V。下面這種解決方案是一顆 3 通道 ESD ，超低電容（0.25PF)。

此顆ESD 保護USB連接器的四個管腳（VCC、D-、D+和Gnd），因此電源和數(shù)據(jù)線都有得到保護。對于USB3.1 Gen 2可以使用三顆，對于USB2.0可以使用一顆

 1.10 USB-PD快充電源靜電浪涌保護方案

 PD的全名叫做USB Power Delivery Specification，是USB的標準化組織推出的一個快速充電的標準。

USB-PD 標準支持通過兼容的 USB 電纜向系統(tǒng)提供功率高達 240W。

VBUS 引腳常用電壓有12V、15V 、24V。

雷卯采用leiditech 封裝 DFN2020-3 (2mm x 2mm)系列小體積大功率為快充提供保護方案。

 1.11 USB4 高速接口靜電浪涌保護方案

 方案優(yōu)點：USB4 接口支持高達 40Gbps 的數(shù)據(jù)傳輸速度，雷卯采用低結(jié)電容0.2PF,小體積DFN0603封裝,帶回掃分立器件做ESD防護方案, 方便布線，確保信號完整性，可濾除雜訊，滿足IEC61000-4-2（等級4）。

雷卯有詳細的方案布線圖，和推薦型號參數(shù)。請聯(lián)系雷卯EMC小哥索要。

雷卯主要提供防靜電TVS/ESD以及相關(guān)EMC元器件（放電管TSS/GDT、穩(wěn)壓管ZENER、壓敏電阻MOV、整流二極管RECTIFIER、自恢復(fù)保險絲PPTC、場效應(yīng)管MOSFET、電感）。

    雷卯圍繞EMC電磁兼容服務(wù)客戶，自建免費實驗室為客戶測試靜電ESD（30KV）、群脈沖EFT(4KV)、浪涌（8/20，10/700 10/1000）、汽車拋負載（7637 5a/5b）和元器件的性能測試等。Leiditech緊跟國內(nèi)外技術(shù)更新脈搏，不斷創(chuàng)新EMC保護方案和相關(guān)器件，目標方向為小封裝，大功率，為國產(chǎn)化替代提供可信賴方案和元器件。