Semtech ESD-Schutz für USB-2.0-Schnittstellenbauteile

Elektrostatische Entladungen (ESD) bezeichnen den Austausch elektrostatischer Energie zwischen Host und Peripheriegeräten, der beim Anschluss und der Trennung von USB-Geräten durch den Nutzer auftreten kann. Diese Handlung kann zu einem ESD-Ereignis führen, bei dem Spannungen von mehreren zehntausend Volt erreicht werden. Durch das ESD-Ereignis können empfindliche interne Schaltkreise des Host- oder Peripherie-Transceivers beschädigt werden. Durch den Einbau einer TVS (Transient Voltage Suppression)-Diode zwischen dem USB-Anschluss und dem USB-Controller wird der ESD-Schutz gewährleistet.

Es gibt zwei gängige Konfigurationen, die zum Schutz des USB-2.0-Anschlusses vor elektrostatischen Entladungen (ESD) eingesetzt werden. Der Nutzer kann separate, diskrete TVS-Dioden verwenden, um die VBUS- und D+/D--Leitungen einzeln abzusichern, oder er kann ein integriertes TVS-Array in einem einzigen Chip nutzen, um alle drei Leitungen abzusichern.

Durch den Einsatz diskreter TVS-Dioden zum Schutz von USB-2.0-Schnittstellen erfüllt der µClamp^®0571P von Semtech alle Anforderungen und ist ein geeigneter Kandidat für den Schutz des USB 2.0-VBUS-Pins. Das Bauteil µClamp0571P verfügt über eine Betriebsspannung von 5 V und eine hohe Spitzenstromfestigkeit von 80 A. Es ist in einer Gehäusegröße von 1,6 mm × 1,0 mm × 0,5 mm erhältlich. Die folgende Abbildung zeigt den Schaltplan für den TVS-Schutz am USB-2.0-Anschluss.

Das Zweikanal-Bauteil RClamp^®0582B von Semtech kann zum Schutz von D+- und D--Leitungen eingesetzt werden. Das Bauteil RClamp0582B bietet einen Überspannungsschutz gemäß IEC 61000-4-2 (ESD) bei ±30 kV (Luft) und ±30 kV (Kontakt). Semtech fertigt das Produkt im branchenüblichen Gehäuse SOT-523. Die maximale Anschlusskapazität des Bauteils RClamp0582B ist mit 1,2 pF extrem niedrig und bietet einen dynamischen Widerstand von 0,52 Ω (typ.).

Wenn eine einzelne TVS-Diode zum Schutz von USB-2.0-Schnittstellen verwendet wird, ist das Bauteil RClamp7522T von Semtech eine 5-V-TVS-Schutzlösung für die VBUS- sowie die D+/D--Pins. Das Bauteil RClamp7522T weist eine maximale Kapazität von 0,4 pF zwischen jeder Leitung und Masse auf und ist für Spannungen von ±25 kV (Luft) und ±15 kV (Kontakt) ausgelegt. Diese Spezifikation entspricht der Norm IEC 61000-4-2 und umfasst ein 5-poliges Gehäuse mit den Nennabmessungen 1,0 mm × 0,7 mm × 0,4 mm. Das folgende Diagramm zeigt den TVS-Schutzanschluss zwischen dem USB-2.0-Anschluss und dem Controller.

Elektromagnetische Störungen (EMI) sind Störungen im Betrieb eines elektrischen Stromkreises, die durch Emissionen im Hochfrequenzspektrum (HF) von einer externen Quelle verursacht werden. Ein EMI-Filter verhindert EMI-Störungen, indem er unerwünschte HF-Störsignale unterdrückt und gleichzeitig die Signalintegrität aufrechterhält.

Das Bauteil EClamp^®8052P von Semtech ist eine hervorragende Lösung zum Schutz der D+- und D--Leitungen vor ESD- und EMI-Störungen in USB-2.0-Schnittstellen. Es verfügt über einen integrierten 2-Leiter-Gleichtaktfilter und eine ESD-Schutzvorrichtung. Der integrierte Gleichtaktfilter weist im Differenzmodus eine typische Trennfrequenz von über 3 GHz auf. Das Bauteil EClamp8052P bietet zudem die typische Gleichtaktunterdrückung von 10 dB bei 500 MHz und 15 dB im Bereich von 1 GHz bis 2,8 GHz. Es verfügt über eine maximale Kanalkapazität von 1,2 pF und ist gemäß der Norm IEC 61000-4-2 für Spannungen von ±30 kV (Luft) und ±25 kV (Kontakt) ausgelegt.

Die USB-2.0-Schnittstelle erfreut sich nach wie vor großer Beliebtheit bei Verbrauchern sowie bei nicht tragbaren Industrie- und Medizin-Geräten sowie Speichergeräten. Im Durchschnitt schließt jeder Nutzer täglich mindestens drei bis vier Peripheriegeräte über USB-2.0-Schnittstellen an seinen Computer an. Der Schutz der USB-2.0-Anschlüsse vor verheerenden ESD-Ereignissen ist zwingend erforderlich. Kein Nutzer möchte, dass elektronische Geräte durch ein über die USB-Schnittstelle ausgelöstes ESD-Ereignis beschädigt werden.

Die große Auswahl an TVS-Dioden von Semtech schützt viele der weltweit beliebtesten elektronischen Geräte. Die hocheffizienten und bewährten TVS-Produkte schützen alle Arten von USB-Schnittstellen, einschließlich USB 2.0. Durch den Schutz der USB-2.0-Anschlüsse mit TVS-Dioden von Semtech können Benutzer eine störungsfreie und problemlose Datenübertragung genießen und gleichzeitig die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der geschützten Geräte verbessern.