芯耀
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湖南靜芯宣布推出全新產(chǎn)品SEUCS2X3V1B?。SEUCS2X3V1B是一款保護(hù)高速數(shù)據(jù)接口的超低電容深回掃型ESD保護(hù)器件，專門(mén)設(shè)計(jì)用于保護(hù)連接到數(shù)據(jù)傳輸線的敏感電子元件，使之免受ESD(靜電放電)引起的過(guò)壓而損壞，可適用于USB 4.0的高速差分信號(hào)線防護(hù)。根據(jù)IEC61000-4-2和IEC610000-4-5規(guī)范，SEUCS2X3V1B可用于提供高達(dá)±15kV(接觸放電)的ESD保護(hù)，可承受高達(dá)7A(8/20us)的峰值脈沖電流。
關(guān)于USB 4.0
USB是一種通用的串行總線標(biāo)準(zhǔn)，定義了數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和電源供應(yīng)規(guī)范，用于連接計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備。USB接口的設(shè)計(jì)初衷是為了簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的連接，通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)來(lái)替代以往計(jì)算機(jī)上眾多的串行和并行接口。最新一代USB 4.0版本1.0于 2019 年發(fā)布，支持高達(dá) 40 Gbps 的連接,最大功率可達(dá)100W，同時(shí)提供與 Thunderbolt 3 和 4 的交叉兼容性。USB 4 版本 2.0將性能進(jìn)一步提升， 將最大速度翻倍至 80 Gbps，輸出功率最大可以達(dá)到240W 。USB4.0物理層形態(tài)只有Type-C一種，新型Type C接口允許正反盲插，并向后兼容 USB 3.2 和 USB 2.0。
USB 4.0接口和傳統(tǒng)USB一樣，都為外露設(shè)計(jì)，使用者可以很方便地即插即用、隨拔即關(guān)。然而，這種頻繁的熱插入動(dòng)作卻潛藏著風(fēng)險(xiǎn)，它極易引發(fā)靜電放電（ESD）等瞬時(shí)噪聲問(wèn)題。當(dāng)帶電的USB 4.0接口與系統(tǒng)接觸時(shí)，電荷的瞬間轉(zhuǎn)移會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的靜電沖擊，可能導(dǎo)致系統(tǒng)工作異常，影響設(shè)備的正常功能，還可能直接損壞USB Type-C控制組件，給用戶帶來(lái)不必要的損失和困擾。
USB 4.0接口的引腳配置如下圖所示。
圖1 USB Type-C引腳配置
表 1 USB Type-C 引腳功能描述表
深回掃型ESD介紹
回掃特性ESD防護(hù)器件具有超小封裝體積、超低鉗位電壓、超低結(jié)電容特性，相比常規(guī)工藝 TVS 防護(hù)效果更優(yōu)，且不影響信號(hào)完整性，可更有效保護(hù)高速數(shù)據(jù)接口免受瞬態(tài)過(guò)電壓的影響，為相關(guān)電子產(chǎn)品設(shè)備加固防護(hù)，提升消費(fèi)者使用體驗(yàn)。
常規(guī)型ESD的電壓會(huì)隨著IPP（峰值脈沖電流）的增加而等比例增加，呈現(xiàn)出一個(gè)較為線性的增長(zhǎng)趨勢(shì)。而深回掃型ESD器件在當(dāng)電壓達(dá)到VT（觸發(fā)電壓）后會(huì)瞬間將兩端的鉗位電壓拉低，進(jìn)入一個(gè)小于工作電壓VRWM的較低電壓VHOLD,之后隨著電流的增加電壓逐漸增大。
其相較于常規(guī)ESD器件的優(yōu)點(diǎn)有：
- 更低的鉗位電壓：在相同的IPP下，帶回掃ESD的VC（鉗位電壓）比常規(guī)ESD器件低30%以上。
- 更低的漏電流：這類(lèi)ESD器件具有更低的漏電流，有助于降低設(shè)備的功耗，實(shí)現(xiàn)更節(jié)能的設(shè)計(jì)。
- 更深的應(yīng)用范圍：帶回掃ESD的優(yōu)異性能使其適用于更深的領(lǐng)域，如低壓移動(dòng)電子設(shè)備、汽車(chē)電子、工業(yè)控制等對(duì)ESD保護(hù)要求較高的場(chǎng)合。
圖2 ESD特性曲線圖對(duì)比
通過(guò)對(duì)比常規(guī)ESD和帶回掃ESD的特性曲線圖及其優(yōu)點(diǎn)，可以看出帶回掃ESD在ESD保護(hù)方面具有更出色的性能和應(yīng)用前景。
SEUCS2X3V1B介紹
SEUCS2X3V1B是湖南靜芯研發(fā)的一款超低電容ESD靜電保護(hù)器件，專門(mén)設(shè)計(jì)用于保護(hù)高速數(shù)據(jù)接口免受過(guò)應(yīng)力事件的影響，可適用于HDMI 2.0/2.1和USB 3.X/4.0的高速差分信號(hào)線防護(hù)。SEUCS2X3V1B的工作電壓為3.3V，鉗位電壓為5.5V，具有 0.14pF 的極低電容，可確保信號(hào)完整性。根據(jù)IEC 61000-4-2 (ESD) 規(guī)范， SEUCS2X3V1B可用于提供高達(dá)±15kV(接觸放電)，±15kV(空氣放電)的ESD保護(hù)，并根據(jù)IEC61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)承受高達(dá)7A(8/20μs)的峰值脈沖電流。
圖3 SEUCS2X3V1B TLP曲線圖
圖4 SEUCS2X3V1B眼圖測(cè)試結(jié)果
At TA = 25℃ unless otherwise noted
表2 SEUCS2X3V1B電氣特性表
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應(yīng)用示例????????????
下圖是湖南靜芯推出的USB4.0完整解決方案，其中USB-C的八個(gè)引腳（Tx1±、Tx2±、Rx1±、Rx2±）用兩個(gè)差分對(duì)組成兩個(gè)超高速數(shù)據(jù)傳輸通道，這種雙通道配置以每通道 20Gbps 的速度傳輸數(shù)據(jù)，在使用兩個(gè)通道時(shí)速度可達(dá) 40Gbps。由于接口在傳輸大量?jī)?nèi)容時(shí)數(shù)據(jù)線需要經(jīng)常插拔，在熱插拔的過(guò)程中有可能因?yàn)橄M(fèi)者的觸摸或金屬引腳短接引發(fā)靜電放電（ESD）等問(wèn)題，因此選擇深回掃型ESD器件SEUCS2X3V1B對(duì)引腳進(jìn)行保護(hù)。
圖5 Type-C帶PD應(yīng)用解決方案
VBUS引腳采用湖南靜芯研發(fā)的的TDS浪涌保護(hù)器ESTVS2200DRVR進(jìn)行防護(hù)，低速數(shù)據(jù)差分線D+/D-使用本文介紹的深回掃型超低電容ESD器件SEUCS2X3V1B進(jìn)行防護(hù)，SBU和CC引腳由于靠近VBUS，有可能發(fā)生短路現(xiàn)象而暴露在20V電壓下對(duì)系統(tǒng)造成傷害，故推薦使用湖南靜芯研發(fā)的24V的深回掃低電容靜電防護(hù)器件SEUCS2X24V1B。
總結(jié)與結(jié)論
SEUCS2X3V1B擁有低電容低鉗位電壓的優(yōu)異性能，可適用于HDMI 2.0/2.1和USB 3.X/4.0的等主流接口的高速差分信號(hào)線防護(hù)。湖南靜芯深回掃型系列ESD器件工作電壓涵蓋1.0~38V，電流涵蓋4~30A，電容最低至0.1pF，封裝涵蓋CSP、FC及各類(lèi)封裝形式。同時(shí)推出22V&33V TDS平緩浪涌抑制器，可用于保護(hù)工作電壓為20V、24V、28V、36V的系統(tǒng)，具有精準(zhǔn)且恒定的觸發(fā)電壓、優(yōu)異的鉗位性能及穩(wěn)定的溫度特性，可為系統(tǒng)提供更全面保護(hù)。結(jié)合TDS器件與深回掃ESD優(yōu)勢(shì)，湖南靜芯是國(guó)內(nèi)首家推出USB4.0完整解決方案的公司，詳情可以參考：“湖南靜芯推出USB4.0&PD3.0的ESD&EOS防護(hù)完整解決方案100W+80G/120G”與“湖南靜芯推出USB4.0&PD3.1的ESD&EOS防護(hù)完整解決方案140W&180W+80G/120G”等文章。
