芯耀
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湖南靜芯宣布推出全新產(chǎn)品SEUCS2X36V1B。SEUCS2X36V1B是一款工作電壓為36V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。根據(jù)IEC61000-4-2和IEC610000-4-5規(guī)范，SEUCS2X36V1B可用于提供高達(dá)±15kV(接觸放電) 和±15kV(空氣放電)的ESD保護(hù)，可承受高達(dá)6A(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。
SEUCS2X36V1B介紹
SEUCS2X36V1B是湖南靜芯研發(fā)的一款工作電壓為36V的超低電容深回掃型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USB 4.0的識(shí)別通道和輔助通道防護(hù)。SEUCS2X36V1B的工作電壓為36V，鉗位電壓為5.6V，具有0.12pF的極低電容，可確保信號(hào)完整性。器件采用超小型DFN0603-2L，可極大節(jié)省電路板空間。根據(jù)IEC 61000-4-2 (ESD) 規(guī)范， SEUCS2X24V1B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)6A(8/20μs)的峰值脈沖電流。
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| 擊穿電壓曲線 | 鉗位電壓曲線 |
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| 8/20μs浪涌曲線 | 結(jié)電容曲線 |
表2 SEUCS2X36V1B相關(guān)曲線圖
At TA = 25℃ unless otherwise noted
應(yīng)用示例??????
下圖是湖南靜芯推出的USB4.0&PD3.1完整解決方案。在使用USB-PD的情況下，VBUS引腳電壓最大可以達(dá)到36V，由于CC/SBU引腳緊挨著VBUS引腳，如果發(fā)生短路，CC/SBU引腳將暴露在36V電壓下, 可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成損害，為了避免此現(xiàn)象的發(fā)生，我們需要在CC/SBU引腳附近設(shè)置工作電壓大于36V的靜電保護(hù)元件。因此選擇工作電壓為36V的深回掃型ESD器件SEUCS2X36V1B對(duì)CC/SBU引腳進(jìn)行保護(hù)。
圖3 USB4.0&PD3.1應(yīng)用解決方案
USB-C的八個(gè)引腳（Tx1±、Tx2±、Rx1±、Rx2±）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 40Gbps 的速度傳輸數(shù)據(jù)，在使用兩個(gè)通道時(shí)速度可達(dá)80Gbps。這四個(gè)超高速信號(hào)傳輸差分對(duì)和低速信號(hào)傳輸差分對(duì)D+/D-采用湖南靜芯研發(fā)的深回掃型超低電容ESD器件SEUCS2X3V1B進(jìn)行防護(hù)。
USB PD3.1可以提供高達(dá)240W的功率，則VBUS上的電壓可以達(dá)到36V，最大電流為5A。VBUS 引腳的安全性就需要使用工作電壓高于36V的防護(hù)器件來(lái)保護(hù) VBUS 引腳，推薦采用湖南靜芯研發(fā)的平緩浪涌抑制器(TDS)ESTVS3300DRVR進(jìn)行防護(hù)，該器件可用于保護(hù)工作電壓為28V、33V和36V的系統(tǒng)。
總結(jié)與結(jié)論
SEUCS2X36V1B擁有低電容低鉗位電壓的優(yōu)異性能，可適用于USB 4.0接口的部分引腳防護(hù)或其他工作電壓為36V的系統(tǒng)。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。
