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。