方案簡介

USB是一種通用的串行總線標準，定義了數據傳輸協議和電源供應規范，用于連接計算機與外部設備。USB接口的設計初衷是為了簡化計算機與外部設備之間的連接，通過一個統一的接口標準來替代以往計算機上眾多的串行和并行接口。目前SELC143T5V2UC幾乎所有消費類電子設備都配備了集成的USB接口，USB規范在二十年間不斷更新，已經發展為USB1.1、USB 2.0、USB 3.0、USB 3.1、USB 3.2、USB4.0。盡管后續版本的USB規范滿足了更高數據傳輸速率和更高功率傳輸水平的需求，USB 2.0在眾多電子設備中仍然非常受歡迎，如通用遙控器、安全面板、打印機、相機、揚聲器、醫療設備以及閃存盤等。

USB作為目前應用面最為廣泛的端口，其使用方法無疑是非常方便的，可以即插即用、隨拔即關，但因其裸露的金屬座子及對外通訊的信號PIN腳，容易受到ESD脈沖、插拔尖峰脈沖電壓等快速瞬變的影響，可能會損壞主機或外設收發器的精密內部電路，會對數據的傳輸造成影響。此方案信號部分采用集成3路保護、低容值、低漏電的ESD靜電二極管防護器件，在不影響數據傳輸的前提下滿足IEC61000-4-2 Level 4靜電放電防護需求。

USB 2.0引腳配置

圖1 USB 2.0接口引腳配置

表1 USB 2.0接口引腳配置

USB 2.0靜電防護要求

在選擇ESD（靜電放電）保護組件以適配USB 2.0高速接口時，需著重考慮以下幾個關鍵因素以確保高速信號的完整性和設備的安全性：

1. 低電容特性：低電容有助于減少信號衰減和失真，從而確保數據傳輸的完整性和穩定性。
2. 高ESD耐電壓能力： ESD保護組件必須能夠承受較高的ESD電壓沖擊，且防護性能不退化。
3. 低鉗位電壓：較低的鉗位電壓表示在ESD事件發生時，保護器件能夠更有效地將電壓限制在安全范圍內，避免對后端電路造成損害。
4. 具有快速相應時間：以便在靜電放電（ESD）事件發生時立即箝制瞬態電壓，防止其損壞電路。

應用示例

USB 2.0接口的VBUS引腳通過電纜從主機向連接的設備提供5V和500mA的電源，D+和D-引腳負責傳輸480 Mbps的分數據信號。

在正常工作條件下，差分線上的電壓可以達到5V，可以選擇工作電壓為5V的ESD防護器件SELC143T5V2UC。SELC143T5V2UC是一款雙通道設備，可用于保護D+和D-線路，符合IEC 61000-4-2 (ESD) Level 4規范，在 ±25kV（空氣）和 ±25kV（接觸）下提供瞬變保護。它采用行業標準SOT-143封裝,且電流較大，鉗位電壓較低，在IPP為7A的狀態下鉗位電壓可達15V。

圖2 USB 2.0接口應用示例一

我們為USB 2.0接口防護提供了另一種方案，在VCC供電引腳上使用超強通流能力的ESD器件SENC2F5V1BF進行防護。SENC2F5V1BF的工作電壓為5V,通流能力極強，脈沖電流可高達100A，同時可保證鉗位電壓低至9V，且符合IEC 61000-4-2 (ESD) Level 4規范，可在 ±30kV（空氣）和 ±30kV（接觸）下提供瞬變保護。

D+/-兩個引腳可使用SELC2F5V1BT進行防護，該器件工作電壓為5V，結電容僅為0.25pf，鉗位電壓為22V，符合IEC 61000-4-2 (ESD) Level 4規范，在 ±20kV（空氣）和 ±20kV（接觸）下提供瞬變保護。

圖3 USB 2.0接口應用示例二

表2 USB 2.0接口可用物料匯總

總結與結論

USB 2.0接口在消費級設備、非便攜設備、工業控制、醫療儀器及數據存儲等領域被廣泛應用。日常生活中，人們頻繁地將三至四個外設通過USB 2.0接口與計算機相連，這使得USB端口的穩定性與安全性顯得尤為重要。因此防止災難性靜電放電（ESD）事件對USB 2.0端口的侵害，成為了不可忽視的課題。

ELECSUPER SEMI憑借其豐富的ESD靜電防護器件產品線，為全球眾多知名電子設備提供了堅實的防護屏障。高效、可靠的ESD產品專為各類USB接口設計以有效抵御ESD威脅，包括USB 2.0接口在內。選擇ELECSUPER SEMI ESD防護器件來保護USB 2.0端口，既保障了數據傳輸的順暢無阻，又顯著提升受保護設備的耐用性與長期使用的可靠性，為用戶帶來更加安心、穩定的數字生活體驗。

電氣特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表3 SELC143T5V2UC電氣特性表

表4 SENC2F5V1BF電氣特性表

表5 SELC2F5V1BT電氣特性表