【技术大神】选对TVS管防护让Type C更加稳定可靠

时间： 2017-02-21 来源：技术大神活动文章

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静电设计在电路中对于系统可靠性非常重要。由于USB3.1、Type-C接口等高速接口的速率高达5Gbps，很多干扰可能导致这些高速信号传输过程中信号丢失，严重导致系统死机、重启，甚至损害设备的情况。Type-C接口作为内部CPU与外部设备的交互，故外部Type-C接口的防护异常重要，起到将干扰源抵挡在外部的作用。

我们在自助服务一体机设计中，主板上的USB口外接一个7口的USB-HUB，此USB-HUB上接打印机、读卡器、二代身份证阅读器、指纹仪、密码键盘、以及触摸屏等USB设备。目前主板USB接口主要采用USB Type-C接口，在过检测的时候需要对端口施加6KV接触，8KV放气放电，因此外挂如此多的设备，常常会出现设备外挂设备不灵的问题，经常死机等问题，作为非常重要的设备，出现这种死机问题令我们头疼，后来LITTELFUSE推荐了SP0201B-ULC-01UTG，经过改版后，问题得到了解决。Type-C应用电路如图1所示。

图1：Type-C应用电路

SP0201B芯片能够抵御静电和浪涌的冲击，能够对数据端口进行双向保护，非常低的节电容，低至0.15pF，能够满足Type-C的要求，能够快速泄放静电和浪涌冲击。该芯片具有5A（8/20us)浪涌防护和30KV的静电防护，是USB3.1和Type-C理想的防护器件。

由于自助服务一体机设计出现死机等故障，我们通过选取SP0201B芯片进行电路防护，而Type-C数据线非常多，需要12个TVS才能对数据线进行防护。恰恰SP0201B为0201的单个封装，布线非常方便，对于布线基本没有什么影响。通过对机器进行改版设计，加入了TVS管后，经过了一系列测试，问题彻底得到了解决，目前已经在现场得到很好的运行效果。里面每根数据线并一颗SP0201的TVS管，Type-C设计电路图2所示。

图2：Type-C设计电路

TVS选取的结电容与信号的频率有一定的关系，射频一般TVS选型需要在1pf以内，如下是各类高速接口速率与TVS选取结电容的的关系，如图3所示。

图3：高速接口速率与节电容关系

综上所述，我们在静电防护选型和设计需要注意如下事项：
1）TVS管选型，需根据供电电压，施加的电压等级，信号速率综合选取一个合适的TVS。如果选取结电容太低或者防护等级高的TVS管，Type-C选取TVS最好在0.5pF以内。

2）在选取TVS管的时候，根据需要选取不同封装的TVS，如果体积要求高的，就选小封装的，如果板子层数少的，选封装的时候就不要选管脚在内的封装等等。

3）在PCB布线的情况下，TVS要靠近Type-C接口，这样干扰进来后可以第一时间得到有效防护。

4）在Type-C布线时需要注意，Type-C属于超高频信号，数据线最好放内层，具有完整的参考地平面。

5）放置SP0201B芯片时，接地越短越好，这样干扰会第一时间得到泄放。

6）Littelfuse TVS能够有效的抵御外部浪涌、静电和EFT等干扰，为Type-C保驾护航。

作者：零点

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