SNx52x0 USB端口瞬态抑制器介绍

特征描述

设计为保护亚微米3-V或5-V，SN65220设备为双电源，SN65240和
来自噪声瞬变SN75240器件的电路是四个单向瞬变电压抑制器（TVS）。这些设备
端口ESD保护能力超过：为-15千伏人体模型通用串行总线（USB）低速和全速端口提供电噪声瞬态保护。
–2-kV机器型号35 pF的输入电容使其不适用
用于高速USB 2.0应用程序。
提供WCSP芯片级封装
隔离电压：6V（Min）任何电缆I/O都可能受到来自不同来源的电噪声瞬变的影响。这些噪音
低电流泄漏：6V瞬态下最大1-μA可导致USB收发器损坏
低电容：35 pF（典型值）和/或USB ASIC，如果它们具有足够的大小和持续时间。
应用程序SN65220、SN65240的静电放电性能，
在系统上测量USB全速主机、集线器或外围设备和SN75240设备
端口级别，符合IEC61000-4-2。但是，系统设计会影响这些测试的结果。要达到高合规水平，需要精心的电路板设计和布局技术。
个简化的TVS电流电压示意图

典型特征TA=25°C，除非另有说明。

瞬态电压抑制器电流与电压
参数测量信息
泄漏电流测量

击穿电压测量
详细说明
概述
SN65220、SN65240和SN75240设备集成了多个单向瞬态电压抑制器（tv）。图4显示了单个TVS二极管的等效电路图。
对于正瞬态电压，只有Q1晶体管决定开关特性。当输入电压达到齐纳电压VZ时，齐纳二极管D1导通；因此，允许基发射极电压VBE增加。在VIN=VZ+VBE时，晶体管开始导电。此后，其导通电阻随输入电压的增加呈线性下降。
对于负瞬态电压，只有二极管D2决定开关特性。这里，当输入电压超过二极管正向电压VFW时，就会发生开关。

功能框图
SN65240型SN65220和SN75240
空调接地B、B、D
特征描述
SN65220、SN65240和SN75240系列单向瞬态电压抑制器为通用串行总线低速和全速端口提供瞬态保护。这些TVS二极管提供6.5V的最低击穿电压，以保护USB收发器和USB asic，通常采用3-V或5-V数字CMOS技术实现。
设备功能模式
TVS二极管具有高阻抗和导电两种功能模式。
在正常工作条件下，即在没有高压瞬变的情况下，TVS二极管的击穿电压不会超过，器件保持高阻抗。
在存在高压瞬变的情况下，会超过击穿电压。然后，TVS二极管导通并变为低阻抗。在这种模式下，过多的瞬态能量直接分流到本地电路接地，防止USB收发器受到电气损坏。
应用与实现
注意
以下应用程序部分中的信息不属于ti组件规范的一部分，TI不保证其准确性或完整性。TI的客户负责确定部件是否适合其用途。客户应验证和测试其设计实现，以确认系统功能。
申请信息
通用串行总线（USB）已成为连接PC机外围设备的一种流行解决方案。USB允许设备在不重新启动或关闭PC的情况下热插拔现有PC系统。由于USB系统具有吸引人的热插拔能力，因此与USB系统经常发生人与人之间的交互，因此有可能发生大规模的ESD攻击和对关键系统元件的损坏。现有硬件上包括的ESD保护通常在人体模型（HBD）的2-kV至4-kV范围内，而在机器模型（MM）的200-V至300-V范围内。在正常的USB操作环境中发现的ESD电压水平可以超过这些水平。SN75240、SN65240和SN65220设备将增强现有USB硬件对可能使用USB的环境常见的ESD攻击的健壮性。
典型应用

图5说明了典型的USB系统和SN75240、SN65240和SN65220设备的应用。必须从D+数据线连接到插脚A，从D-数据线连接到插脚B，以及从已存在的接地线连接到设备接地，才能增加向USB端口提供的ESD保护量。
抑制器的设计使其具有1μA的极低最大电流泄漏、35 pF的极低典型电容和最小6 V的隔离电压，SN65220器件将在ESD事件期间为USB系统硬件提供额外的保护，而不会引入典型的外部瞬态电压抑制器的高电容和电流泄漏水平。SN75240、SN65240或SN65220设备的添加有利于全速和低速USB 1.1带宽标准。
详细设计程序
为有效保护USB收发器，请使用击穿电压接近6 V的电视二极管，如SN65220、SN65240或SN75220设备。
由于TVS结电容为35 pF，因此仅将这些TVS二极管应用于具有最大12 Mbps全速能力的USB收发器。
将TVS二极管尽可能靠近板连接器，以防止瞬态能量进入进一步的板空间。
在数据线（D+，D-）和本地电路接地（GND）之间连接TVS二极管。
由于噪声瞬态代表高速频率，通过提供一个坚实的接地平面并使用两个通孔将TVS端子连接到地面，确保瞬态电流的低电感返回路径。
应用曲线

供电建议
与其他需要电源电压才能工作的半导体元件不同，SN65220、SN65240和SN75240瞬态抑制器是由多个p-n二极管组成的组合，由瞬态电压激活。因此，这些瞬态抑制器不需要外部电压供应。
布局指南
多个接地引脚降低了对地的连接电阻。为了改善电路操作，必须在系统印刷电路板上提供到所有接地引脚的连接。如果没有正确的设备接地，设备的速度和保护能力将会降低。
接地端接垫应直接连接至电路板上的接地平面，以获得最佳性能。一个单一的迹线接地导体将不能为包括寄生电感引起的静电放电在内的快速上升时间瞬态事件提供有效的路径。
PCB记录道的标称电感值约为20 nH/cm。该值可能看起来很小，但明显的“短长度”痕迹可能足以产生显著的L（di/dt）效应和快速上升时间ESD峰值。
将电视安装在尽可能靠近I/O插座的地方，以减少瞬态辐射，因为瞬态辐射被接地。
注意
线路的直接连接路径被带到抑制器安装垫，以最小化浪涌电流传导路径中的寄生电感，从而最小化L（di/dt）效应。
布局示例