USB 3.0的电路保护方案

文章摘要：最新USB 3.0协议(或“SuperSpeed USB”)被开发用于提供更高的数据传输速率，并通过支持每个端口上的更高电流水平提高供电能力。它包含新的电源管理功能，以及可向后兼容USB 2.0设备的新电缆和连接器。最显著的变化是，4条附加的铜数据线被平行地增加到现有的USB 2.0总线中(如图1所示)。这些附加的铜数据线被用来传输超高速数据，但也会传输ESD(静电放电)和其它有害的瞬态电压。图1：修订后的USB 3.0协议增加了一条双单工数据通道。USB 3.0增加的电流和供电能力意味着需要新的电路保护方案。经过改进的电路保护方法可以帮助保护USB 3.0应用免受过流、过压及ESD瞬态电压带

USB 3.0的电路保护方案,标签：电源电路,电路设计,http://www.88dzw.com

最新USB 3.0协议(或“SuperSpeed USB”)被开发用于提供更高的数据传输速率，并通过支持每个端口上的更高电流水平提高供电能力。它包含新的电源管理功能，以及可向后兼容USB 2.0设备的新电缆和连接器。最显著的变化是，4条附加的铜数据线被平行地增加到现有的USB 2.0总线中(如图1所示)。这些附加的铜数据线被用来传输超高速数据，但也会传输ESD(静电放电)和其它有害的瞬态电压。

图1：修订后的USB 3.0协议增加了一条双单工数据通道。

USB 3.0增加的电流和供电能力意味着需要新的电路保护方案。经过改进的电路保护方法可以帮助保护USB 3.0应用免受过流、过压及ESD瞬态电压带来的损害。

过流保护

USB 3.0通过两个部件提供电源：一个标准的主机(A型连接器)以及一种新型供电设备(Powered-B连接器)。最新SuperSpeed规范提高了可供给USB设备的电流总量(从0.5A提高到0.9A)。新的Powered-B连接器允许一个USB设备以高达1.0A的电流给另一设备充电。由于过流状态会影响电源总线，所有的电源(如主机、集线器和Powered-B设备)都必须提供过流保护。过流保护也是UL60950标准所要求的。

与USB 2.0类似，所有类型的USB 3.0主机必须提供电源。USB 3.0的单个单元负载重定义为150mA，比USB 2.0的100mA略有增加。现在，一个USB 3.0主机必须能够每端口支持多达6个单元(900mA)。此外，USB 3.0集线器可能不再需要总线供电了。所有USB 3.0集线器现在必须每个端口都能够支持900mA的电流。

此外，支持USB充电和USB 3.0的系统需要能承受更高电流的过流保护器件。USB充电器规范采用与USB 2.0相同的引脚配置，但允许更高的电流(每端口高达1.5A)。

最后，USB 3.0定义了一种新的Powered-B连接器，其主要的好处是更好的便携性。Powered-B连接器允许去除USB电缆和额外的电源。使用Powered-B连接器的USB设备现在可为另一USB设备供电。通过提供两个额外的接插口，新的连接器可使一个电源(带有Powered-B连接器插座)能向另一设备(带B型供电连接器插头)提供高达1000mA的电流。例如，一台打印机可给一台无线适配器供电，从而无需一条有线USB连接。

www.88dzw.com

现有的USB 2.0协议允许高达480Mbps的数据传输速率，并支持即插即用、热插拔安装和运行。与之相比，USB 3.0规范允许高达5Gbps的数据传输速率，并向后支持较低速的USB 2.0规范。

USB 3.0增加了4个接到连接器的新引脚，以支持新的SuperSpeed接口：USB3_TX(差分对)和USB3_RX(差分对)。

USB 3.0的SuperSpeed接口与USB 2.0相比，要求更低电容值的ESD保护器件。增加极低电容值的PESD器件可以帮助最小化插入损耗，以满足USB 3.0的眼图要求。凭借0.2pF的典型电容值和大于6GHz的平坦插损区域，PESD器件能够支持USB 3.0应用的要求，并处理大量ESD瞬态电压冲击。

与大多数传统的MLV(多层变阻器)或TVS(瞬态电压抑制器)二极管技术相比，PESD器件可提供更低的电容值，而且其低触发和低箝位电压也有助于保护敏感的电子元件。PESD器件适用于USB 2.0高速D+和D-信号线以及USB 3.0 SuperSpeed信号线的ESD保护。在电路保护方案中增加PESD器件可提升保护级别，从而满足IEC61000-4-2规范要求。该规范规定接触模式的ESD测试标准是8kV(典型)/15kV(最大)，空气放电模式的ESD测试标准是15kV(典型)/25kV(最大) 。

图3：一个综合的USB 3.0电路保护方案。

综合电路保护方案

在USB应用中，一个综合保护方案可用来增强对高电流、高电压和ESD瞬态电压冲击的保护。图3和4显示了适用于USB 3.0和Powered-B连接器设计的电路保护器件。

[1] [2]  下一页