新一代USB接口之ESD保护设计面世

自各项外接设备与计算机之间采用通用串行总线 (Universal Serial Bus, USB) 来传输数据，USB 接口已成为每台计算机不可或缺的接口。随着个人手持装置如智能型手机、平板计算机等兴起，USB的应用也更加的广泛。由于拥有更大的带宽可传输大量的数据，USB3.1高速传输接口应用即将渐渐取代前一代规格的传输接口，USB3.1 Super Speed Gen 2 支持高达 10Gbps 的传输速度。此外，为了能够支持正反插以及提供更大的充电能力，USB Type-C 以及 USB Power Delivery 的规格也应蕴而生，支持高达100瓦(20V/5A)的充电能力。

随着半导体制程技术的进步，USB控制芯片可藉由降低操作电压，达到低功耗、高速传输的需求，使电子产品更省电、效能更佳。然而，由于操作电压的降低，在电子产品遭受ESD冲击时芯片更容易导通而遭到ESD的损毁。针对USB3.1接口，ESD保护组件在ESD事件发生期间所提供的导通电压与箝制电压必须要够低，除了提供受保护电路免于遭受静电放电的冲击而造成永久的损伤，还要能确保讯号传输不会受到ESD的干扰。另外，ESD保护组件本身的寄生电容也要够低避免影响信号正常传输。而在支持充电的VBUS端更要能够承受大能量的雷击耐受度以避免EOS (Electrical Over Stress)的发生。

晶焱科技拥有先进的ESD/EOS防护设计技术，针对USB Type-C接口提供最完整的ESD解决方案。针对高速Tx/Rx讯号，晶焱科技推出AZ1043-08F，提供低电容、低箝制电压、以及高ESD耐受度的防护组件，其ESD耐受度达12kV，寄生电容仅0.5pF，更提供5A之雷击耐受能力。针对D /D-/SBU/CC等讯号，晶焱科技推出AZ5425-08F，双向的防护组件设计能够传输负电压讯号，适合D /D-同时传输模拟音频信号的应用，并且同样提供低箝制电压、高ESD耐受度的防护能力，其ESD耐受度达15kV，提供5A之雷击耐受能力。为符合电子产品轻薄小巧、易于携带的需求，AZ1043-08F与AZ5425-08F皆采用DFN3810P9E的封装，分别提供8个channels的保护，并且PCB layout可轻易的以flow-through的方式走线，以达到在PCB设计上兼具高聚集度及高度弹性的优势，其封装与脚位如图一所示。另外，针对5V VBUS端，晶焱科技推出AZ5825-01F，提供IEC61000-4-5雷击防护的功能，其雷击耐受电流达18A，可有效避免VBUS端EOS问题。AZ5825-01F采用DFN1006P2E (0402)的封装，同样非常易于PCB设计。图二为USB Type-C接口ESD防护设计之PCB走线示意图。

随着消费者对电子产品的使用质量要求越来越高，系统操作电压越来越低，传输速度越来越快，ESD保护组件的导通电压与箝制电压以及寄生电容也需要设计得越来越低，并且需提供更高之EOS防护能力。晶焱科技将持续发展更先进的防护设计技术来满足这些需求。

图一、AZ1043-08F与AZ5425-08F之封装与脚位图。

图二、USB Type-C之ESD防护设计。