适合USB4的静电浪涌保护设计

近年来各品牌电脑、手机都迈入搭载USB-C接口行列。这对于厂商和用户来说无疑都是一大好消息！据了解，USB4协议将基于Thunderbolt 3协议进行开发，这将使得USB-C接口的兼容性大大增加。

从USB4的标准来看，统治长达几十年的Type-A可能正在走向消失，虽然USB4来的可能没有那么快，但预计未来5年内会登陆PC，届时更为方便的Type-C将会广泛出现在产品上，Type-A也就慢慢消失了

实际上，从传输速率上看这次USB4 会非常符合未来5G的需求。众所周知，5G将会在传输、运营商业务等方面有巨大的进步，这次的USB4 显然将会非常契合5G网络，USB4控制器必须采用先进的半导体制造技术来制造。但是，这也导致ESD容忍度大大降低。

什么是USB4?

USB4内置于USB Type-C的物理接口中。除了将*大数据速率提高到40 Gbit / s，USB-C PD还能以高达100W的功率对设备快速充电。在不久的将来，USB Type-C将迅速成为大多数消费电子产品（如台式机，笔记本电脑，平板电脑和智能手机）的主流接口。

USB4总受静电干扰

与传统的USB一样，USB4端口也是可见的，用户可以自由地将设备连接到系统或从系统断开连接。*常见的应用是即插即用。但是，热插拔操作通常是导致电子系统崩溃的原因，甚至会导致USB Type-C控制器损坏，因为此类事件可能会导致意外的噪声瞬变，例如ESD。在热插拔中，带电信号线作为接口端口处的带电电线在与系统接触时会放电。由热插拔触发的这种放电（通常称为“直接放电”）与静电放电相同，会严重损坏系统。在系统级ESD测试中，

在系统级ESD测试方面，一些品牌制造商甚至指定安装在其产品上的USB Type-C连接器应通过Direct-Pin Injection测试，以通过除IEC 61000-4-2标准以外的±8kV接触放电的ESD冲击。。因此，**有必要在USB Type-C接口上使用ESD保护，以防止ESD引起的数据传输干扰。

电子产品已迅速到达世界各个角落。但是，许多地区的基础设施薄弱和极端天气事件增加了EOS（电应力过大）电涌对电子设备造成损害的可能性，从而导致报告收益显着增加。IEC 61000-4-5已被用作国际测试标准，以模拟由电源干扰，电源线上的噪声或热插拔引起的EOS事件，电压波形为1.2/50μs，电流波形为8/20μs。除了将直接放电作为内部ESD测试方法之外，一些品牌制造商还包括用于EOS浪涌测试的方法。

对于USB4等高速接口，选择ESD / EOS保护组件时需要考虑以下几点：

1.为了确保通过USB4传递高速信号完整性，选择该器件时需要使用具有较低寄生电容的ESD保护组件。推荐使用低于0.2pF的寄生电容。

2.选择一种具有高ESD耐电压能力的保护组件，至少要承受IEC 61000-4-2中规定的8kV接触放电的ESD冲击。

3. ESD钳位电压是必不可少的参数。较低的钳位电压表示更好的保护性能。这意味着将ESD能量钳位到较低的电压，以防止干扰或损坏系统的内部电路。这使得钳位电压成为限定ESD保护组件效率的*重要参数。

4. USB PD的充电技术支持5V，9V，15V和20V四个电压等级。但是，频繁的热插拔到电源很容易引起ESD / EOS静电浪涌事件，因此有必要针对外部浪涌优化ESD / EOS保护解决方案。