| 適合USB4規(guī)范的Nexperia ESD保護(hù) |
| 2020/4/13 12:49:53 Nexperia |
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Choosing ESD protection devices for USB4
去年9月初，USB開發(fā)者論壇（USB-IF）宣布推出USB4規(guī)范。新規(guī)范提供與USB 3.2、USB 2.0和Thunderbolt 3的向后兼容性，利用USB Type-C連接器，但帶寬加倍，擴展了Type-C性能。這便需要Nexperia提供的增強型ESD保護(hù)。
USB4規(guī)范引入了新的底層協(xié)議，允許連接進(jìn)行擴展，讓所連接設(shè)備實現(xiàn)出色的互連能力。例如，隨著USB Type-C發(fā)展成為眾多主機產(chǎn)品的外部顯示端口，新協(xié)議能夠擴展顯示數(shù)據(jù)流的分配。還可以幫助優(yōu)化較舊設(shè)備的性能。然而，這意味著新協(xié)議所包含的一些變更將對ESD保護(hù)器件的選擇產(chǎn)生影響。
USB4的主要特點包括：
- 借助USB Type-C線纜實現(xiàn)雙通道操作，并通過認(rèn)證線纜實現(xiàn)高達(dá)40Gbps的數(shù)據(jù)傳輸
- 支持多數(shù)據(jù)和顯示協(xié)議，可高效共享最大總帶寬；
- 與USB 3.2、USB 2.0和Thunderbolt 3向后兼容；
- 支持USB供電規(guī)范；
- ESD保護(hù)的TrEOS支柱因素。
顯然，ESD保護(hù)為系統(tǒng)鏈路增加低插入損耗（信號衰減）和低回波損耗（信號反射）的同時，提供低鉗位電壓以保護(hù)敏感的高速數(shù)據(jù)線。所以，從許多方面來說，采用有源可控硅整流的Nexperia TrEOS ESD保護(hù)技術(shù)是理想解決方案。此外，通過PESD2V8R1BSF，設(shè)計師能夠獲得極低電容（0.1pF）、極低鉗位（動態(tài)電阻0.45Ω）及超高浪涌和ESD脈沖抗擾度（對于非常快速的數(shù)據(jù)線，可達(dá)4.5A 8/20μs）的最佳組合。
但任何ESD保護(hù)一樣，Nexperia清楚，要選擇合適的高速ESD器件，工程師需要從系統(tǒng)級方法考慮性能和放置位置。因此，我們使用高效的系統(tǒng)級ESD設(shè)計（SEED）方法（如ESD應(yīng)用手冊——現(xiàn)代接口的保護(hù)概念、測試和仿真第5章所述）。如果將USB4和USB 3.2規(guī)范進(jìn)行比較，我們會發(fā)現(xiàn)一個容易被忽視的潛在問題——工作電壓。
向后兼容性和工作電壓
除了可以忽略插頭方向外，USB Type-C為最終客戶提供的主要優(yōu)勢是能夠連接兩個不同的應(yīng)用并由這兩個應(yīng)用協(xié)商確定最佳連接。在白皮書《選擇USB4?的ESD保護(hù)器件》中，我們探討了因具有不同工作電壓但使用相同USB Type-C連接而引起的潛在ESD保護(hù)和放置問題。
需要注意的一點是，對于USB4，必須為接收器輸入（Rx）提供交流耦合。這意味著ESD保護(hù)可以直接放置在耦合電容器后面的SoC輸入端，或放置在耦合電容器前面的端口側(cè)。在第一種情況下，可以選擇具有超低鉗位電壓的低VRWM器件，從而為非常敏感的輸入提供最佳保護(hù)。將保護(hù)放置在耦合電容器前面意味著耦合電容器也受到保護(hù)，但通常選擇與Type-C連接器上的預(yù)期最大VBUS一樣高的VRWM。對于這兩種應(yīng)用場景，Nexperia都可提供合適的解決方案。
如需了解有關(guān)ESD系統(tǒng)保護(hù)建模與仿真的更多技術(shù)信息，您還可以查看2018年ECMS論文——預(yù)測系統(tǒng)級ESD性能。查詢進(jìn)一步信息，請訪問官方網(wǎng)站 http://efficiencywins.nexperia.cn/efficient-products/Getting-ESD-protection-right-for-USB4.html。
關(guān)于作者：Burkhard Laue
1984年，Burkhard在布倫瑞克大學(xué)獲得電氣工程學(xué)學(xué)位。同年，他加入飛利浦半導(dǎo)體，擔(dān)任開發(fā)和系統(tǒng)工程師一職，從事數(shù)字視頻處理方面的工作，重點研究運動補償幀速率轉(zhuǎn)換和視頻增強特性。
2010年，他轉(zhuǎn)變研究重心，加入恩智浦半導(dǎo)體位于德國漢堡的分立器件團(tuán)隊。在Nexperia擔(dān)任應(yīng)用營銷經(jīng)理一職時，他的主要工作是保護(hù)計算和移動通信中的超高速接口。
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