USB 3.0的电路保护方案

文章摘要：图4：针对USB 3.0应用中最新Powered-B连接器的综合电路保护方案。器件推荐PPTC过流保护器件可帮助设计师满足USB 3.0规范的新的大电流要求，并提供一种简单的、节省空间的限流解决方案。PESD器件可提供高速数据传输应用所需的低电容值(典型值0.2pF)，并可提供目前电子工业最流行的外形尺寸。PolyZen器件既可为设计师提供传统箝位二极管的简单性，又消除了持续过压所需的大型散热片。该器件可保护设备免受因使用不正确的电源、瞬态电压和其它因用户错误而引起的损害。www.88dzw.com在所有这些应用中，高分子聚合物正温度系数器件(PPTC)为USB过流保护提供了最具性价比的解决方

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图4：针对USB 3.0应用中最新Powered-B连接器的综合电路保护方案。

器件推荐

PPTC过流保护器件可帮助设计师满足USB 3.0规范的新的大电流要求，并提供一种简单的、节省空间的限流解决方案。PESD器件可提供高速数据传输应用所需的低电容值(典型值0.2pF)，并可提供目前电子工业最流行的外形尺寸。PolyZen器件既可为设计师提供传统箝位二极管的简单性，又消除了持续过压所需的大型散热片。该器件可保护设备免受因使用不正确的电源、瞬态电压和其它因用户错误而引起的损害。

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在所有这些应用中，高分子聚合物正温度系数器件(PPTC)为USB过流保护提供了最具性价比的解决方案。PPTC器件可用于USB 3.0主机应用、USB 3.0集线器应用、USB充电器应用，以及USB 3.0 Powered-B连接器应用中的电流限流保护。在USB电源的VBUS端口安装的PPTC PolySwitch器件可在短路时限流，防止因下游电路突然短路造成的过流损坏，并有助于实现UL60950标准。

USB电源端口上的过压保护

尽管USB定义了电源总线，但这并没有消除与过压相关的风险。过压事件可由一系列失效条件导致，包括用户错误、稳压很差的第三方电源、热拔出事件和电感瞬变等。接口和充电系统也会产生负电压，这会导致未受保护的外部设备受损。尽管USB 2.0 电源的标称误差为5V±5%，但许多采用USB 2.0接口的大规模系统仍被设计成可承受16V甚至28V电压(连续)。

由于USB 3.0提高了正常工作电流及其上限，因此，针对传统0.5A 端口设计的过压保护器件可能就不太适合用于保护新的每端口0.9A的USB 3.0接口。当一个0.9A主机拔出时，高压感应尖峰就会产生，它可能会损坏总线上的其它设备。一个设计良好的总线将能吸收这些尖峰电压，从而保护设备免受尖峰电压的损害。

泰科电子的内部测试显示，热插拔引起的瞬态电压尽管非常短暂，但电压值可超过16～24V。内部测试还发现，开路电压大幅超过USB规范要求(5V±5%)的第三方充电器，可能对敏感的电子设备构成威胁。将过压保护器件(如PolyZen聚合物保护齐纳二极管器件)放置在所有USB供电设备的电源输入端(特别是在VBUS端口)，有助于保护设备免遭过压事件造成的损坏。

对于USB 3.0设备，PolyZen器件可安装在USB输入端口的VBUS上、Powered-B插头的DPWR端口、桶形插座电源端口、以及USB集线器的VBUS输入端。

必须注意，USB 3.0不再支持总线供电集线器而仅支持自供电集线器。在USB 3.0应用中，需要一个电源来为集线器的所有端口供电。如果在集线器的输入端使用一个直流电源连接器，那么就必须安装一个电路保护器件来保护集线器免受过压事件的损害，如未稳流或错误电源、反向电压和瞬态电压。

图2显示了如何在VBUS上安装PolyZen器件以及在一个典型USB电路上安装6个低电容值PESD器件，才能帮助提供综合过压保护方案。

图2：综合的设备侧过压保护解决方案。

ESD保护

瞬态过压经常是由ESD引起的，它可能会出现在电源总线和数据线上。尽管现代IC可对抗高达2000V的高压，但人体很容易产生出高达25000V的静电。在I/O端口保护应用中，数据线上的ESD器件必须具备以下特性：快速箝位、快速恢复响应和极低电容值。

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