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USB 3.0應(yīng)用的ESD保護設(shè)計
2011年10月20日 10:10 來源:本站整理 作者:葉子 我要評論(0)
USB是通用串行總線的簡稱,這是目前個人計算機與其它外部設(shè)備聯(lián)機使用最為廣泛的一種傳輸接口。該接口最初由英特爾與微軟公司倡導(dǎo)發(fā)起,其最大的特點是支持熱插拔和隨插即用,使用者不需要重新開機便可以直接安裝或加載硬件驅(qū)動程序,使用起來比PCI和ISA總線要方便很多。
USB 3.0接口分成主機(Host)端與設(shè)備(Device)端,必須先有主機端的支持,外圍的設(shè)備端才能搭配。從芯片大廠英特爾及AMD已開始推出支持USB 3.0的南橋芯片,微軟Windows 7也開始提供支持USB 3.0的驅(qū)動,以及最近市面上的計算機及外圍產(chǎn)品中已越來越多地標榜具有USB 3.0功能,可知USB 3.0取代USB 2.0已是既定的趨勢。
USB 3.0的數(shù)據(jù)傳輸速率比USB 2.0快十倍,正好滿足日益增長的對高畫質(zhì)、大容量存儲的需求。無論是數(shù)字照片文檔、影片文件、電子郵件數(shù)據(jù)或其它重要數(shù)據(jù)的復(fù)制或備份,甚至是整個計算機系統(tǒng)的備份,均可大幅縮減時間,提升工作效率。除了在計算機上的應(yīng)用之外,手機與相機也大都使用USB與計算機連接傳輸數(shù)據(jù),并利用USB進行充電。
為實現(xiàn)十倍于USB 2.0的傳輸速度,必須使用更先進的工藝來設(shè)計和制造USB 3.0控制芯片,這也造成USB 3.0的控制芯片對靜電放電(ESD)的耐受能力快速下降。此外,當USB 3.0被廣泛用于傳輸影音數(shù)據(jù)時,對數(shù)據(jù)傳輸容錯率會有更嚴格的要求,使用額外的保護組件來防止ESD事件對數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_變得很有必要。除了傳輸速度的要求之外,USB另一個最重要的特點就是隨插即用、隨拔即關(guān)。但由于在USB傳輸線內(nèi)部經(jīng)常會累積靜電,造成在熱插拔動作下必然會有一些ESD現(xiàn)象發(fā)生,電子系統(tǒng)經(jīng)常因此而發(fā)生工作異常、甚至造成USB連接端口組件毀壞,像ESD等瞬時噪聲就是來自這個熱插拔動作。
USB3.0連接端口ESD保護組件的要素
ESD保護組件必須同時符合下面五項要求才適合用在USB3.0端口:
首先,ESD保護組件本身的寄生電容必須小于0.3pF,才不會影響USB3.0高達4.8Gbps的傳輸速率。其次,保護組件的ESD耐受能力必須夠高,至少要能承受IEC 61000-4-2接觸模式8kV ESD的攻擊。第三也是最重要的一項要求,在ESD事件發(fā)生期間保護組件必須提供夠低的箝制電壓,不能造成傳輸數(shù)據(jù)錯誤或遺漏,甚至造成系統(tǒng)產(chǎn)品內(nèi)部電路損壞。第四,保護組件動作后的導(dǎo)通阻值必須夠低,這樣,除了可以降低箝制電壓外,最大的優(yōu)點是可讓組件在遭受高能量ESD攻擊時仍能保持低箝制電壓,以避免出現(xiàn)保護組件未受損但系統(tǒng)內(nèi)部電路已無法正常工作甚至損壞的情況。第五,單個芯片即可解決USB 3.0連接端口中所有信號線/電源線的ESD保護需求,尤其是使用在Micro USB接口時,這將大大降低設(shè)計布局的復(fù)雜度。
以上五項基本要求缺一不可,若有任何一項無法滿足,則USB 3.0端口就無法被完善地保護。不過,同時符合以上五項要求的ESD保護組件其本身的設(shè)計難度相當高,若非具有豐富經(jīng)驗與扎實技術(shù)的設(shè)計團隊將無法實現(xiàn)。
本文導(dǎo)航
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