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USB30端口的ESD防护设计

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来源: 作者: 2018-10-23 10:32:04

USB3.0端口的ESD防护设计

导读:

在今年计算机硬件的热门话题中,USB3.0绝对是最受瞩目的。自从公元2000年USB2.0释出后,这项应用已深植各项电子产品中,在各式各样的端口规格中, USB应可算是使用最广泛的了。USB3.0的数据传输速率比现有的USB2.0快上十倍,

在今年计算机硬件的热门话题中,USB3.0绝对是最受瞩目的。自从公元2000年USB2.0释出后,这项应用已深植各项电子产品中,在各式各样的端口规格中, USB应可算是使用最广泛的了。USB3.0的数据传输速率比现有的USB2.0快上十倍,刚好迎合日益大增的高画质、大容量储存需求。无论是外接式硬盘、随身碟、相机记忆卡均可大幅缩减储存的时间。除了在计算机上的应用之外,与相机的传输也几乎都是使用USB规格,甚至许多产品更直接把充电端与USB结合,难怪各界皆如此期待USB3.0的广泛使用,好让用户享受4.8Gbps的传输快感。USB3.0接口分成主机(Host)端与装置(Device)端,必须先有Host端的支持,周边的Device端才能搭配;而芯片大厂英特尔及超威自2010年起亦已开始研发将支持USB3.0为南桥规格,加上微软Windows 7也确定研发支持USB3.0的drivers,预估USB 3.0取代USB2.0已是既定趋势。为实现十倍于USB2.0的传输速度,USB 3.0控制芯片必须使用更先进的制程来设计与制造,但这也造成USB 3.0的控制芯片对ESD的耐受能力快速下降。除此之外,USB 3.0会被大量用来传输影音数据,对数据传输容错率会有越严格的要求,使得使用额外的保护组件来防止ESD事件对数据传输的干扰变得很必要。除了传输速度的要求之外,另一个用户最普遍的USB应用就是即插即用、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。要用在USB3.0端口的ESD防护组件必须同时符合下面三项要求: 第一、ESD防护组件本身的寄生电容必须要小,为不影响USB3.0 4.8Gbps的传输速率,其寄生电容必须小于0.3pF。 第二、防护组件对ESD的耐受能力必须要高,最少要能承受IEC 接触模式8kV ESD的轰击。 第三、也是最重要的一项要求,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。 以上三项要求缺一不可,缺少了任何一个要项,USB3.0端口就无法被完善地保护。然而要同时符合以上三项要求的ESD防护组件,其本身的设计难度就相当高。

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