泰科（Tyco）工程师揭秘USB3.0保护电路

USB3.0标准一经推出，立刻在业界引起了强烈的反响。终端产品要纳入USB3.0技术，除了主芯片的支持，保护电路的设计也是一个不容忽视的环节。尤其在统一手机充电器标准呼声高涨的今天，USB端口肩负了数据传输及充电等双重责任，其可靠性更是直接关系到了成品的最终质量。
保护电路的作用有多大？泰科电子上海瑞侃电路保护部应用工程经理董湧指出，在USB3.0过压保护方面，目前，主要的手机OEM厂商都有内部关于USB端口的过压保护要求，以保证USB端口可以承受16V到24V的电压。而内部测试表明，带电热插拔时所引起的瞬态脉冲，尽管非常短，仍然会超过16-24V电压。
在USB3.0过流保护方面，由于USB3.0规定单一负载的工作电流由USB2.0规定的100mA提升为150mA，而USB3.0比USB2.0多了两对超高速数据对，因此，USB3.0端口可以获得900mA的电流，这表示标准电路保护方案必须支持每个端口最小900mA的电流。此外，过电流保护必须满足发生故障时在60s内将故障电流限制在5A以下。以上种种都表明了过流保护对USB3.0端口的重要性。“相比较USB2.0，USB3.0所有集线器都将是自供电集线器，即不再有总线，这对电路保护也提出了相应的要求。”董湧表示。
针对具体的电路设计，USB3.0保护电路应该注意哪些因素？董湧指出，速度/电容要求、动作电压以及空间要求是厂商必须关注的3个方面，例如，基于USB3.0的超速度，小于1pF的ESD元件是必要的，在动作电压方面，需要与被保护IC芯片的ESD承受能力配合起来，此外还需要关注回路阻抗等。“具体应用涉及到具体的保护方法，Tyco针对不同的应用，推出了相应的解决方案。”董湧表示。例如，在USB3.0设备端，Tyco推荐Vbus采用ZEN056V130A24LS和ZEN065V130A24LS，D+/D-信号线每个端口采用2个PESD，SSTX和SSRX信号线则每个端口采用4个额外的PESD等。另外，泰科在上海设有一个很大的实验室，帮助客户进行各种电路保护测试。