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USB4高速接口浪涌静电保护用ESD二极管选型

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与传统的USB一样,USB4接口也是即插即用。与之前的版本USB3.2和Thunderbolt3一样,USB4也要通过使用USB Type-C连接器发挥功能。新老电子工程师们都知道,USB Type-C接口根据USB3.x和USB4协议传输数据,经常会受到电气过载(EOS)和静电放电(ESD)事件的影响。由于USB4接口体积更加小巧,内部元器件集成化程度更高,受到静电浪涌危害的可能性会更大。为此,在USB4端口电路设计时,需要选用合适的ESD静电保护二极管为其护航。

对于USB高速接口浪涌静电保护选用ESD静电保护二极管时,东沃电子技术建议需考虑以下几个要素:

▲ ESD静电保护二极管结电容要足够低。由于USB4的数据传输速度高达40Gbit/s,足够低的结电容保护器件才能够确保通过USB4传递高速信号的完整性。

▲ ESD静电保护二极管要具有高ESD耐电压能力,至少要承受IEC 61000-4-2中规定的8kV接触放电的ESD冲击。

▲ ESD静电保护二极管钳位电压要较低,较低的钳位电压具有更好地保护性能。

为满足以上要求,东沃电子针对USB4高速端口浪涌静电问题设计方案并推荐合适型号的ESD静电保护二极管,如下图所示:

东沃USB4高速接口浪涌静电保护方案.jpg

1)Super Speed USB数据传输线保护用ESD二极管选型

从东沃USB4高速端口浪涌静电防护方案图中可知,为了避免寄生电容限制差分信号在USB4上的传输,东沃电子推出的ESD二极管DW05DGCF-B-E,其寄生电容低至0.2pF,从而能成功通过40 Gbit / s的眼图测试。同时,DW05DGCF-B-E具有较低的钳位电压,能够在直接引脚注入测试中有效地协助USB4接口承受±12kV ESD冲击(接触放电)。小封装DFN-2L的DW05DGCF-B-E主要用于保护USB4上的4个差分对(TX和RX)。

此外,在 USB4 应用中,Rx和Tx 差分线都需要一个交流耦合电容器。这样,主机和连接器之间只有交流信号耦合,没有直流电流可以流过。此外,它还可以存储 ESD 电流,直到在 VBUS 短路的情况下将功率耗散到地。对于Rx 差分线路,应将TVS二极管放置在电容器的收发器侧。TVS二极管放置在发射器和 Tx 线上的交流耦合电容器之间。下图中所示为 DW05DGCF-B-E的连接图,同时保护符合USB4标准的USB Type-C连接器中的 Tx、Rx Super Speed USB 差分线。

USB4接口浪涌静电Tx、Rx线路保护方案图.jpg

2)VBUS引脚保护用ESD二极管选型

东沃电子推出的ESD二极管DW24P4N3-S非常适合保护USB Type-C连接器的VBUS引脚。DW24P4N3-S工作电压 24V,可在ESD和浪涌事件期间保护USB-PD控制器。DW24P4N3-S最小击穿电压26V、峰值脉冲电流 (tp=8/20us)150A、符合 IEC 61000-4-2 (ESD)±30kV(空气)、±30kV(接触)瞬态保护,采用 DFN2020-3L 封装,标称尺寸为 2.0 x 2.0mm。

3)D+/D- 差分线保护用ESD二极管选型

东沃电子推出的ESD二极管DW05DUCF-B-E非常适合保护D+/D-差分线。DW05DUCF-B-E 是一个5V工作电压的ESD二极管,DFN1006 ( 1 x0.6mm) 封装, 0.5pF低结电容、3A峰值脉冲电流。

4)CC、SBU和VCONN引脚保护用ESD二极管选型

东沃电子推出的ESD二极管DW05DPF-B-S是保护CC/VCONN和SBU引脚的专用静电保护器件。根据IEC 61000-4-2 标准,DW05DPF-B-S能够承受±30kV(空气)和 ±30kV(接触)电压范围内的高ESD,工作电压5V、双向、典型结电容为40pF,采用DFN1006-2L ( 1 x0.6mm) 封装。

东沃电子推出的高品质ESD静电保护二极管,已为市面上许多带USB4接口的电子设备提供了保护。东沃电子技术设计的USB4高速端口浪涌静电防护解决方案非常适合保护符合USB4规格的USB Type-C 连接器,保证客户在使用其高性能电子设备时安全、便利、流畅!电路保护解决方案找东沃,从此不迷路。东沃USB4高速端口浪涌静电防护方案图中所选用的ESD静电保护二极管DW05DGCF-B-E、DW24P4N3-S、DW05DUCF-B-E、DW05DPF-B-S,ESD二极管厂家东沃电子已全面量产、稳定可靠、交期稳定、价格美丽,欢迎广大新老客户前来咨询:137 5773 6996(微信同号)余工

USB4高速接口用ESD二极管参数.png

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