湖南静芯推出USB 3.0的ESD EOS防护完整解决方案

USB是一种通用的串行总线标准，定义了数据传输协议和电源供应规范，用于连接计算机与外部设备。USB接口的设计初衷是为了简化计算机与外部设备之间的连接，通过一个统一的接口标准来替代以往计算机上众多的串行和并行接口。USB 3.0的理论速度最高可达5Gbps，相比USB 2.0极大地提升了数据传输的效率和速度，且保持了与USB 2.0及更早版本的向后兼容性，用户可以在USB 3.0接口上使用USB 2.0的设备。其广泛应用于消费电子、计算机和外设等领域，如文件传输、摄像头、打印机、扫描仪等。

由于USB 3.0高速系统的结构较小，且金属引脚外露，最普遍的应用就是随插即用、随拔即关，然而这个热插拔动作却也经常是造成电子系统工作异常、甚至造成后续电路毁坏的元凶，所以在端口设计时常常考虑使用器件对接口进行静电保护，以确保能稳定可靠地工作。普通的防护方案或许会对数据的传输造成一定影响，随着消费类电子产品需求的持续增长，对ESD保护器件性能加强的需求也越来越强烈。静芯微系列产品可以充分满足客户的设计要求。

USB 3.0介绍

USB 3.0接口采用了9针脚设计，其中4个针脚与USB 2.0的形状和定义完全相同，用于保持兼容性。另外5个针脚是专门为USB 3.0而设计的，用于实现高速数据传输。

图1 Type-A、Type-B接口引脚

表1 Type-A、Type-B接口引脚功能描述

图2 Micro-B接口引脚

表2 Micro-B接口引脚功能描述

USB 3.0应用方案

图3 USB 3.0应用方案

根据USB 3.0要兼容USB 2.0的特性，USB 3.0的静电防护主要分为两部分。

VBUS引脚和兼容USB 2.0的一对差分线（D+和 D-）共用一片四引脚回扫型ESD防护器件SELC143T5V2UA进行防护。SELC143T5V2UA是湖南静芯研发的一款低电容双通道单向带VCC保护的ESD静电保护器件，可适用于USB 2.0、USB 3.0、IO接口和音视频转换接口等接口的信号线防护。

新增的两对差分线SSTX+/-和SSRX+/-采用回扫型ESD防护器件SEUCS2X3V1BB进行防护， SEUCS2X3V1BB是湖南静芯研发的一款超低电容ESD静电保护器件，专门设计用于保护高速数据接口免受过应力事件的影响，可适用于USB接口的高速差分信号线防护。

SEUCS2X3V1BB的工作电压为3.3V，钳位电压为6.4V，具有 0.28pF的极低电容，可确保信号完整性。根据IEC 61000-4-2 (ESD)规范， SEUCS2X3V1BB可用于提供高达±30kV(接触放电)，±30kV(空气放电)的ESD保护，并根据IEC61000-4-5标准承受高达14A(8/20μs)的峰值脉冲电流。

该器件的相关曲线图及参数如表4所示。

击穿电压曲线	漏电流曲线
结电容曲线	IV曲线

表4 SEUCS2X3V1BB相关曲线图

电气特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表5 SEUCS2X3V1BB电气特性表

表6 SELC143T5V2UA电气特性表

总结与结论

随着移动设备和存储设备的普及，高速的数据传输变得越来越重要。USB 3.0不仅应用于传统的计算机外设，还广泛应用于智能手机、平板电脑、SSD固态硬盘、相机等设备的数据传输和充电。因此防止灾难性静电放电（ESD）事件对USB 3.0端口的侵害，成为了不可忽视的课题。本方案采用的元器件都为湖南静芯研发的深回扫型器件，回扫特性ESD防护器件具有超小封装体积、超低钳位电压、超低结电容特性，相比常规工艺 TVS防护效果更优，且不影响信号完整性，可更有效保护高速数据接口免受瞬态过电压的影响，为相关电子产品设备加固防护，提升消费者使用体验。

湖南静芯深回扫型系列ESD器件工作电压涵盖1.0~38V，电流涵盖4~30A，电容最低至0.1pF，封装涵盖CSP、FC及各类封装形式。同时推出22V&33V TDS平缓浪涌抑制器，可用于保护工作电压为20V、24V、28V、36V的系统，具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。结合TDS器件与深回扫ESD优势，湖南静芯是国内首家推出USB4.0完整解决方案的公司，详情可以参考：“湖南静芯推出USB4.0&PD3.0的ESD&EOS防护完整解决方案100W+80G/120G”与“湖南静芯推出USB4.0&PD3.1的ESD&EOS防护完整解决方案140W&180W+80G/120G”等文章。