上海雷卯推出一種USB4接口的靜電浪涌保護方案

一、USB4技術性能特點

USB4是USB3.2 的后繼版本,是最新的USB規范。USB4是通信協議，采用的硬件接口是USB Type-C 接口，USB Type-C 端口根據 USB3.x 和 USB4 協議傳輸數據。它的接口標準是由 USB Promoter Group 制定的，主要規范了USB4 接口的電氣特性、機械特性、協議規范等內容。以下是 USB4 一些主要特點：

數據傳輸速度：USB4 接口支持高達 40Gbps 的數據傳輸速度，是 USB3.2 接口的兩倍。

供電能力：USB4 接口的供電能力最高可達 100W，可以滿足高性能設備的供電需求。

接口類型：USB4 接口采用 USB Type-C 接口，可以正反插拔，方便使用。

兼容性：USB4 接口向下兼容 USB3.2、USB2.0 和 USB1.1 設備，可以與多種設備兼容。

協議支持：USB4 接口支持多種數據傳輸協議，包括 USB3.2、雷電3、DisplayPort 等。

視頻傳輸：USB4 接口支持高達 8K 的視頻傳輸，可以滿足高分辨率視頻傳輸的需求。

總的來說，USB4 一種非常先進的 USB規范，它為用戶提供了更快的數據傳輸速度、更高的供電能力和更廣泛的兼容性。

但這種USB4 硬件接口USB Type-C經常會受到靜電放電 (ESD)/EOS事件的影響，為什么呢?

二、USB4 硬件接口USB Type-C遭受ESD/EOS 原因

USB Type-C 接口比較小巧，且其金屬觸點之間的距離較小，這使得它們更容易受到靜電放電的影響。

USB Type-C 接口通常用于連接各種電子設備，這些設備可能會產生不同的靜電放電，從而影響接口的正常工作。

人體是常見的靜電源，當我們觸摸 USB Type-C 接口時，可能會將身上的靜電荷傳遞到接口上，引發 ESD 危害。

熱插拔或充電，沒有做好浪涌防護會造成EOS事件發生。

為了減少 USB Type-C 接口的 ESD 危害，可以采取一些防護措施，上海雷卯推出USB4的ESD防護方案。在這之前我們需要先了解 USB4 接口傳輸哪些信號， 對這些信號做好適合的靜電防護需要考慮哪些因素。

三、USB4 接口信號有哪些

USB4接口(USB Type-C )標準中共24個引腳，其中(Tx1+、Tx1-、Rx1+、Rx1-)四個引腳兩個差分對，組成一個通道，另外四個引腳(Tx2+、Tx2-、Rx2+ Rx2-)組成第二個通道。數據在兩組四個雙向引腳對之間傳輸。這種雙通道配置以每通道 20Gbps 的速度傳輸數據，在使用兩個通道時速度可達 40Gbps。又因 USB Type-C 插頭尺寸小及其引腳的緊密排布，管腳配置如上圖所示，所以推薦用小尺寸分立ESD(TVS)做保護，以下一一介紹接口中每一種信號作用，及保護方法。

1. 超高速TX+ ,TX- ,RX+, RX- 差分線。高速差分信號線，支持高達 40Gbps 的超高速 USB 接口和交替模式的數據傳輸，分辨率高達 8K (7680 x 4320)，刷新率為 60Hz。由于接口試圖在傳輸大量內容時仍保持極高速度，因此選擇合適的 ESD(TVS)防護器件至關重要。上海雷卯推薦用低結電容0.2PF，小體積DFN0603方便布線,帶回掃，低鉗位電壓ULC0321S做靜電保護，確保信號完整性。

2.D+/D- 差分線。用于 USB 2.0 接口，D+ 和 D- 引腳數據速率 480Mbps，這對差分線上的電壓正常為5V，考慮線速推薦采用ULC0521C，低結電容0.3PF , 小體積DFN0603,方便布線。

3.VBUS。VBUS：電源線，用于傳輸供電?？紤]使用USB-PD滿足充電，推薦采用大功率ESD(TVS) SMDA24TN做靜電浪涌防護, 封裝為DFN1610-2 ，峰值電流30A,功率1650W。

4.CC、SBU。CC1、CC2：通信通道，用于識別連接設備和確定功率方向。

SBU1、SBU2：輔助通道，可用于支持高速數據或其他功能。

CC/ SBU 引腳緊挨著 VBUS 引腳。使用 USB-PD 的話，VBUS 引腳電壓可以達到 20V，這樣，CC/SBU引腳容易短路到20V, 為了避免損壞，這兩個引腳推薦24V ESD(TVS) 進行保護：ULC2421。

做好以上這些信號保護，USB4 將免于發生一些靜電浪涌事件。

四、USB4 接口靜電浪涌保護方案

方案優點：USB4 接口支持高達 40Gbps 的數據傳輸速度，本方案采用低結電容0.2PF,小體積DFN0603封裝,帶回掃分立器件做ESD/EOS防護方案, 方便布線，確保信號完整性，可濾除雜訊，滿足IEC61000-4-2(等級4)。以下是接口保護方案圖

所用ESD(TVS)器件參數描述

上海雷卯解決方案非常適合保護符合 USB4 規格的 USB Type-C 連接器，有了這套方案保駕護航，將使消費者在使用其高性能電子設備時享受流暢、不間斷體驗。

審核編輯：劉清