基於AZ1065的USB 3.0介麵ESD防護設計
發布時間:2013-05-09 責任編輯:eliane
【導讀】USB3.0具有高達5Gbps的資料傳輸速度,但其控製晶片對ESD的耐受能力也快速下降,加上最普遍的USB熱插拔動作,也極易造成電子係統工作異常,甚至造成USB控製晶片毀壞,因此,使用額外的ESD保護元件於USB3.0介麵來防止ESD事件對資料傳輸的幹擾是絕對必要的。
隨著晶片大廠英特爾2012年推出Ivy Bridge新平台,晶片組支援USB3.0,確認USB3.0成為主流規格,預計在新的作業係統Win 8發酵下,將促成USB3.0快速地普及化。USB3.0的資料傳輸速度達到5Gbps,比USB2.0快上十倍。為實現如此高速的傳輸速度,USB3.0控製晶片必須使用最先進的半導體製程技術,所使用的元件閘極氧化層很薄且接麵很淺,造成USB3.0的控製晶片對ESD的耐受能力快速下降。
另一個問題在於使用者最普遍的USB應用就是隨插即用、隨拔即關,然而這個熱插拔(Hot Plug)動作卻也經常是造成電子係統工作異常,甚至造成USB控(kong)製(zhi)晶(jing)片(pian)毀(hui)壞(huai)的(de)元(yuan)凶(xiong)。因(yin)為(wei)在(zai)熱(re)插(cha)拔(ba)中(zhong),由(you)於(yu)接(jie)口(kou)端(duan)的(de)訊(xun)號(hao)線(xian)已(yi)經(jing)帶(dai)電(dian),本(ben)身(shen)就(jiu)像(xiang)是(shi)個(ge)帶(dai)電(dian)的(de)大(da)電(dian)容(rong)會(hui)在(zai)接(jie)觸(chu)係(xi)統(tong)時(shi)作(zuo)放(fang)電(dian)動(dong)作(zuo)。這(zhe)種(zhong)現(xian)象(xiang)等(deng)同(tong)於(yu)靜(jing)電(dian)放(fang)電(dian)效(xiao)應(ying)會(hui)對(dui)係(xi)統(tong)產(chan)生(sheng)嚴(yan)重(zhong)破(po)壞(huai),我(wo)們(men)一(yi)般(ban)稱(cheng)這(zhe)種(zhong)現(xian)象(xiang)為(wei)直(zhi)接(jie)放(fang)電(dian)(Direct Injection)。目前在係統的靜電放電測試上,越來越多的廠商要求以Direct-Pin Injection方式測試產品,以此來模擬係統在用戶端使用時遭受到ESD事件的狀況。部份係統廠商甚至規範其產品的USB3.0連接埠以Direct-Pin Injection方式測試必須通過±8kV的ESD轟擊,並且係統必須在不受任何影響之下通過測試。因此,使用額外的ESD保護元件於USB3.0介麵來防止ESD事件對資料傳輸的幹擾是絕對需要的。
對於USB3.0的高速介麵而言,在選擇ESD保護元件時必須考慮到:
1.ESD保護元件若要能對係統提供有效保護,除了本身要能承受夠高的ESD轟擊外,還需要考慮箝製電壓(Clamping Voltage)是否足夠低,使得ESD的能量能被箝製在更低的電壓以防止係統內部電路受到損毀。因此箝製電壓是判斷ESD保護元件對於係統電路保護效能最重要的參數。
2.為確保USB3.0高速訊號傳輸時不會受到影響以及訊號的完整性,所以選擇ESD保護元件時,必須選擇其寄生電容越低越好,建議選擇寄生電容必須低於0.3pF。
3.在電子產品朝向輕薄短小的發展趨勢下,產品使用的印刷電路板麵積已變得寸土寸金。針對USB3.0介麵,使用單顆多通道的ESD保護元件為目前最經濟有效的選擇。

圖1:使用傳輸線脈衝產生係統量測AZ1065的電流對電壓曲線
晶焱科技的AZ1065係列的ESD保護元件,寄生電容低於0.3pF,能夠順利通過5Gbps的Eye Diagram測試。AZ1065係列產品擁有最低的ESD箝製電壓,能夠有效地協助USB3.0介麵通過以Direct-Pin Injection方式的±8kV靜電放電轟擊。圖一為利用傳輸線脈衝產生係統(TLP)量測AZ1065係列產品的電流對電壓曲線。在IEC 61000-4-2接觸模式6kV的ESD衝擊下(等效TLP電流約為17A),箝製電壓僅有13V,能有效避免係統產品於ESD測試時發生資料錯誤、當機甚至損壞的情況。

圖2:使用AZ1065作為USB3.0的ESD防護
此外,AZ1065係列產品提供了六個極低電容的接腳,可同時保護USB3.0的兩組差動對(TX和RX)與USB 2.0的差動對(D+和D-),以及電源端VBUS的保護,具有縮小印刷電路板麵積與降低布局(Layout)複雜度等優點,可節省係統成本。更特別的是其DFN-10的封裝並且采用交錯型式的接腳,提供印刷電路板布局時可利用穿透式(Feed through)的設計,如圖二所示。
相關閱讀:
USB 3.0大行其道,ESD防護必不可少
http://www.0-fzl.cn/connect-art/80019048
麵對高清、3D需求,USB3.0表現優異
http://www.0-fzl.cn/connect-art/80019767
增強版USB 3.0標準,年內將實現10Gbps速率
http://www.0-fzl.cn/connect-art/80019945
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 築基AI4S:摩爾線程全功能GPU加速中國生命科學自主生態
- 一秒檢測,成本降至萬分之一,光引科技把幾十萬的台式光譜儀“搬”到了手腕上
- AI服務器電源機櫃Power Rack HVDC MW級測試方案
- 突破工藝邊界,奎芯科技LPDDR5X IP矽驗證通過,速率達9600Mbps
- 通過直接、準確、自動測量超低範圍的氯殘留來推動反滲透膜保護
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
微波功率管
微波開關
微波連接器
微波器件
微波三極管
微波振蕩器
微電機
微調電容
微動開關
微蜂窩
位置傳感器
溫度保險絲
溫度傳感器
溫控開關
溫控可控矽
聞泰
穩壓電源
穩壓二極管
穩壓管
無焊端子
無線充電
無線監控
無源濾波器
五金工具
物聯網
顯示模塊
顯微鏡結構
線圈
線繞電位器
線繞電阻





