USB接口简介
USB(Universal Serial Bus)即通用串行总线, 是连接电脑系统与外部设备的 一种串行总线标准,也是一种输入输出接口的技术规范。USB在日常生活中随处可见, 如电脑,手机,电视等,是目前电子产品中使用最广泛的接口之一。USB接口从1996 年出现发展至今,已有多个版本的标准,如USB1.0,USB1.1,USB2.0,USB3.0, USB3.1,USB type-C,每个版本的升级都是数据传输速率的提高和供电能力的提升。 图1列出了各个版本的性能对比。 USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能,人们经常用手来进行USB接口的插 拔,极易在USB接口引入静电干扰。静电放电(ESD)容易造成USB接口芯片工作异 常、甚至造成USB 连接端口组件毁坏。数据传输速率越来越快,这也造成控制芯片对 静电放电(ESD)的耐受能力也有所下降,同时对数据传输的容错率要求越严,在对 静电进行防护的同时要保证数据的准确性。在USB接口添加静电保护器件可有效提高 USB接口的静电防护等级,降低USB端口的故障率,防止静电对USB 接口造成损害。
静电测试标准 IEC61000-4-2 (GB/T17626.2)
试验波形
静电测试标准:ISO10605
试验波形
静电测试标准 ISO10605
USB1.0接口保护
USB1.0 接口数据传输速率为1.5Mbps,信号上升沿为75ns~300ns,在对USB1.0接口进 行ESD保护时,ESD保护器件并联在USB接口的信号线和电源线上,ESD保护器件的结电容 不能影响USB接口的正常通信,建议ESD保护器件的结电容小于30pF。
USB1.1接口保护
USB1.1接口数据传输速率为12Mbps,信号上升沿为4ns~20ns,在对USB1.0接口进行ESD 保护时,ESD保护器件并联在USB接口的信号线上,ESD保护器件的结电容不能影响USB接口 的正常通信,ESD保护器件的结电容建议小于10pF。
USB2.0接口保护(一)
USB2.0 接口数据传输速率为480Mbps,信号上升沿为0.5ns~0.6ns,在对USB2.0接口进行 ESD保护时,ESD保护器件并联在USB接口的信号线上,ESD保护器件的结电容不能影响 USB接口的通信质量,建议ESD保护器件的结电容小于4pF。
USB2.0接口保护(二)
USB2.0 接口数据传输速率为480Mbps,信号上升沿为0.5ns~0.6ns,在对USB2.0接口进行 ESD保护时,ESD保护器件并联在USB接口的信号线上,ESD保护器件的结电容不能影响 USB接口的通信质量,建议ESD保护器件的结电容小于4pF。
USB3.0接口保护(一)
USB3.0 接口是在USB2.0 的基础上增加2 对收发差分线,速率可达5Gbps,信号上升沿为 0.05ns~0.06ns,收发差分线ESD保护器件结电容建议小于0.8pF。
USB3.0接口保护(二)
USB3.0 接口是在USB2.0 的基础上增加2 对 收发差分线,速率可达5Gbps,信号上升沿 为0.05ns~0.06ns,收发差分线ESD保护器件 结电容建议小于0.8pF。
USB3.1 Type C 接口保护(一)
USB 3.1 接口依然是采用2 对收发差分线,但是速率提 高到最高到10Gbps,信号 上升沿0.02ns~0.03ns, ESD保护器件结电容建议小 于0.4pF。右图是USB3.1 协议使用目前最热门的 Type C 物理接口的防护方 案,采用分立ESD保护元件。
USB Type C接口保护(二)
USB3.1 接口依然是采用2对收发差分线,但是速率提高到最高到10Gbps,信号上升沿 0.02ns~0.03ns,ESD保护器件结电容建议小于0.4pF。下图是USB3.1 协议使用目前最 热门的Type C 物理接口的防护方案,采用集成ESD保护元件。