USB 3.0的额外数据对使系统面临更大的ESD威胁,因为它为电瞬变提供了更多可能的入口。
USB 3.0这样的接口可以通过多个机制暴露于ESD,包括用户触摸连接器上的任何一个引脚,或者连接到其中一个端口的开放式电缆上的任何一个引脚。即使现代IC芯片通常有一定程度的保护(通常在500V到2kV之间),但是这些ESD电平是基于具有1500放电电阻的MIL-STD HBM模型。使用MIL-STD模型, 2kV脉冲在500V时更接近IEC 61000-4-2模型,它使用330 欧姆的放电电阻。HBM脉冲中可用的电流约为IEC模型在相同瞬态电压下可用电流的四分之一。
ESD事件通常可以达到15kV以上,并导致软故障、潜在损害或灾难性故障。为了提高现代接口端口的生存性,需要补充ESD保护。为了确定系统对外部ESD事件的免疫力,已经制定了几个测试标准,其中国际电工委员会(IEC) 61000-4-2是最被广泛认可的。本标准定义了与不同环境和安装条件相关的ESD测试级别,并建立了测试程序。当今的超高速USB 3.0端口必须能够经受住至少8 kV的直接接触ESD,这也是IEC 61000-4-2四级要求。
随着数据速率的提高,需要特别注意保护电路的元件的电容,但是在选择ESD保护装置时,系统设计者还需要注意许多其他重要的参数。这些包括:
•钳位电压
•击穿电压
•寄生电容
•最大防静电能力
•封装
•关闭状态阻抗或泄漏电流
•设备配置和布局灵活性
TVS二极管阵列器件,如浪拓电子 BV-FK05U4CA提供了一个多通道ESD保护解决方案,这是一个理想的USB 3.0保护。TVS阵列工作在两个方面。首先,它们用二极管吸收瞬变电流,以控制电流;其次,雪崩式或齐纳二极管钳位电压水平。下图描述了使用浪拓电子 BV-FK05U4CA的USB 3.0 ESD保护解决方案。