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【新品發(fā)布】湖南靜芯推出用于USB 4.0的靜電保護器件SEUCS2X3V1B

04/22 16:52
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湖南靜芯宣布推出全新產(chǎn)品SEUCS2X3V1B?。SEUCS2X3V1B是一款保護高速數(shù)據(jù)接口的超低電容深回掃型ESD保護器件,專門設(shè)計用于保護連接到數(shù)據(jù)傳輸線的敏感電子元件,使之免受ESD(靜電放電)引起的過壓而損壞,可適用于USB 4.0的高速差分信號線防護。根據(jù)IEC61000-4-2和IEC610000-4-5規(guī)范,SEUCS2X3V1B可用于提供高達±15kV(接觸放電)的ESD保護,可承受高達7A(8/20us)的峰值脈沖電流。

關(guān)于USB 4.0

USB是一種通用的串行總線標準,定義了數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和電源供應(yīng)規(guī)范,用于連接計算機與外部設(shè)備。USB接口的設(shè)計初衷是為了簡化計算機與外部設(shè)備之間的連接,通過一個統(tǒng)一的接口標準來替代以往計算機上眾多的串行和并行接口。最新一代USB 4.0版本1.0于 2019 年發(fā)布,支持高達 40 Gbps 的連接,最大功率可達100W,同時提供與 Thunderbolt 3 和 4 的交叉兼容性。USB 4 版本 2.0將性能進一步提升, 將最大速度翻倍至 80 Gbps,輸出功率最大可以達到240W 。USB4.0物理層形態(tài)只有Type-C一種,新型Type C接口允許正反盲插,并向后兼容 USB 3.2 和 USB 2.0。

USB 4.0接口和傳統(tǒng)USB一樣,都為外露設(shè)計,使用者可以很方便地即插即用、隨拔即關(guān)。然而,這種頻繁的熱插入動作卻潛藏著風(fēng)險,它極易引發(fā)靜電放電(ESD)等瞬時噪聲問題。當帶電的USB 4.0接口與系統(tǒng)接觸時,電荷的瞬間轉(zhuǎn)移會產(chǎn)生強大的靜電沖擊,可能導(dǎo)致系統(tǒng)工作異常,影響設(shè)備的正常功能,還可能直接損壞USB Type-C控制組件,給用戶帶來不必要的損失和困擾。

USB 4.0接口的引腳配置如下圖所示。

圖1 USB Type-C引腳配置

表 1 USB Type-C 引腳功能描述表

深回掃型ESD介紹

回掃特性ESD防護器件具有超小封裝體積、超低鉗位電壓、超低結(jié)電容特性,相比常規(guī)工藝 TVS 防護效果更優(yōu),且不影響信號完整性,可更有效保護高速數(shù)據(jù)接口免受瞬態(tài)過電壓的影響,為相關(guān)電子產(chǎn)品設(shè)備加固防護,提升消費者使用體驗。

常規(guī)型ESD的電壓會隨著IPP(峰值脈沖電流)的增加而等比例增加,呈現(xiàn)出一個較為線性的增長趨勢。而深回掃型ESD器件在當電壓達到VT(觸發(fā)電壓)后會瞬間將兩端的鉗位電壓拉低,進入一個小于工作電壓VRWM的較低電壓VHOLD,之后隨著電流的增加電壓逐漸增大。

其相較于常規(guī)ESD器件的優(yōu)點有:

  1. 更低的鉗位電壓:在相同的IPP下,帶回掃ESD的VC(鉗位電壓)比常規(guī)ESD器件低30%以上。
  2. 更低的漏電流:這類ESD器件具有更低的漏電流,有助于降低設(shè)備的功耗,實現(xiàn)更節(jié)能的設(shè)計。
  3. 更深的應(yīng)用范圍:帶回掃ESD的優(yōu)異性能使其適用于更深的領(lǐng)域,如低壓移動電子設(shè)備汽車電子、工業(yè)控制等對ESD保護要求較高的場合。

圖2 ESD特性曲線圖對比

通過對比常規(guī)ESD和帶回掃ESD的特性曲線圖及其優(yōu)點,可以看出帶回掃ESD在ESD保護方面具有更出色的性能和應(yīng)用前景。

SEUCS2X3V1B介紹

SEUCS2X3V1B是湖南靜芯研發(fā)的一款超低電容ESD靜電保護器件,專門設(shè)計用于保護高速數(shù)據(jù)接口免受過應(yīng)力事件的影響,可適用于HDMI 2.0/2.1和USB 3.X/4.0的高速差分信號線防護。SEUCS2X3V1B的工作電壓為3.3V,鉗位電壓為5.5V,具有 0.14pF 的極低電容,可確保信號完整性。根據(jù)IEC 61000-4-2 (ESD) 規(guī)范, SEUCS2X3V1B可用于提供高達±15kV(接觸放電),±15kV(空氣放電)的ESD保護,并根據(jù)IEC61000-4-5標準承受高達7A(8/20μs)的峰值脈沖電流。

圖3 SEUCS2X3V1B TLP曲線圖

圖4 SEUCS2X3V1B眼圖測試結(jié)果

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表2 SEUCS2X3V1B電氣特性表

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應(yīng)用示例????????????

下圖是湖南靜芯推出的USB4.0完整解決方案,其中USB-C的八個引腳(Tx1±、Tx2±、Rx1±、Rx2±)用兩個差分對組成兩個超高速數(shù)據(jù)傳輸通道,這種雙通道配置以每通道 20Gbps 的速度傳輸數(shù)據(jù),在使用兩個通道時速度可達 40Gbps。由于接口在傳輸大量內(nèi)容時數(shù)據(jù)線需要經(jīng)常插拔,在熱插拔的過程中有可能因為消費者的觸摸或金屬引腳短接引發(fā)靜電放電(ESD)等問題,因此選擇深回掃型ESD器件SEUCS2X3V1B對引腳進行保護。

圖5 Type-C帶PD應(yīng)用解決方案

VBUS引腳采用湖南靜芯研發(fā)的的TDS浪涌保護器ESTVS2200DRVR進行防護,低速數(shù)據(jù)差分線D+/D-使用本文介紹的深回掃型超低電容ESD器件SEUCS2X3V1B進行防護,SBU和CC引腳由于靠近VBUS,有可能發(fā)生短路現(xiàn)象而暴露在20V電壓下對系統(tǒng)造成傷害,故推薦使用湖南靜芯研發(fā)的24V的深回掃低電容靜電防護器件SEUCS2X24V1B。

總結(jié)與結(jié)論

SEUCS2X3V1B擁有低電容低鉗位電壓的優(yōu)異性能,可適用于HDMI 2.0/2.1和USB 3.X/4.0的等主流接口的高速差分信號線防護。湖南靜芯深回掃型系列ESD器件工作電壓涵蓋1.0~38V,電流涵蓋4~30A,電容最低至0.1pF,封裝涵蓋CSP、FC及各類封裝形式。同時推出22V&33V TDS平緩浪涌抑制器,可用于保護工作電壓為20V、24V、28V、36V的系統(tǒng),具有精準且恒定的觸發(fā)電壓、優(yōu)異的鉗位性能及穩(wěn)定的溫度特性,可為系統(tǒng)提供更全面保護。結(jié)合TDS器件與深回掃ESD優(yōu)勢,湖南靜芯是國內(nèi)首家推出USB4.0完整解決方案的公司,詳情可以參考:“湖南靜芯推出USB4.0&PD3.0的ESD&EOS防護完整解決方案100W+80G/120G”與“湖南靜芯推出USB4.0&PD3.1的ESD&EOS防護完整解決方案140W&180W+80G/120G”等文章。

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