【应用】SPA二极管阵列实现USB端口的瞬态干扰防护

时间： 2019-08-30 来源：世强作者：在路上

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通用串行数据总线（USB）接口技术经过二十年的发展，在消费、工业、通信、汽车等领域应用得非常广泛。从最初的1.5Mbps（USB1.0），480Mbps（USB2.0），5Gbps（USB3.0），到如今的10Gbps（USB3.1 Type C转换器），数据传输速度越来越快。与此同时，带来的EMC、EMI问题也越来越突出。

由于USB接口支持热插拔，并且在汽车领域应用中的带USB接口的电子设备如（车载充电器、车载多媒体系统、行车记录仪、车载逆变器、车载空气净化器等），在强电磁干扰环境下，由于供电电压的不稳定，加上人体直接接触所带有的静电，如果频繁的插拔，极有可能对这些设备的USB接口芯片造成损坏。因此在进行系统设计时，对USB接口（供电和数据总线）做相应的防护，非常有必要。而防护的手段，通常采用ESD TVS阵列来实现。

而对TVS阵列的要求如下：

1）对于USB2.0（数据传输率480Mbps），要求寄生电容<5pf；USB3.0数据传输率5Gbps，以减少高速速率下信号的衰减。

2）快速工作响应时间（纳秒），可以在ESD脉冲的快速上升时间内保护USB接口元件。

3）低漏电电流，以减少正常工作下的功率能耗。

4）ESD的耐受能力必须要高，最少要能承受IEC 61000-4-2接触模式8kV ESD的轰击，在反复性的ESD情况下仍然完好无损。

5）在ESD事件发生期间所提供的箝制电压必须要够低，不能造成传输数据的损坏。

6）集成度高，封装面积小（体积小）。

针对上述应用需求，推荐采用LITTELFUSE推出的ESD保护SPA二极管阵列产品。其SPA二极管阵列产品系列丰富，针对不同应用需求都有对应产品，如SP1255集成13.5V TVS二极管，专门针对USB电源端口的保护；SP1255PUTG（12KV，0.5pF）采用2mmX1.8mm超小uDFN封装，可节省PCB面积，可为电流密集型应用提供一流的ESD保护；SP3014是寄生电容低至1pF的两通道二极管阵列，可降低对高速USB通信速率的影响；单独的单向TVS SP1003（30KV）通过AEC-Q101认证，满足USB通信ESD高可靠性要求。

图1是SP1255P的实物、引脚定义及应用图。图2是SP3014和SP1003的应用电路。下面以SP1255P为例看下Littelfuse SPA二极管阵列产品的更多更具体的性能特性。

SP1255P的主要特性：

• AEC-101认证

• RoHS环保

对USB电源引脚（VBUS）保护

• ESD，IEC 61000-4-2，±30kV接触，±30kV空气

• EFT，IEC 61000-4-4，80A（tP=5/50ns）

• 保护VBUS电压上升到12V

对USB数据引脚（D+，D-，ID）保护

• ESD，IEC 61000-4-2，±12kV接触，±15kV空气

• EFT，IEC 61000-4-4，40A（tP=5/50ns）

• 雷击IEC 61000-4-5 2nd，4A（tP=8/20μs）

• 0.5pF寄生电容

• 低钳位电压和动态电阻（0.3Ω）

• 快速充电时高电流处理能力

图1：SP1255P的实物、引脚定义及应用图

图2：SP3014和SP1003的应用电路

Littelfuse SP1255P瞬态抑制二极管阵列数据手册详情>>>

Littelfuse SP3014系列瞬态抑制二极管阵列数据手册详情>>>

Littelfuse SP1003 TVS二极管阵列数据手册详情>>>

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型号- LVR100K-240-AP,SESD,RF2943-000,LVR,TM2P-10271-2,2PRO,LVR016S,LVR125S,SESD0802Q4UG-0020-090,LVR012K-2,PESD,LVR200K-240-AP,LVR012S-1,LVR012S-2,RF2945-000,SESD0201X1BN-0015-096,LVR016K,LVR008NS,LVR033K-2,LVR075S-240,RF3923-000,PESD0402-240,LVR100S-240-AP,SESD1004Q4UG-0030-088,LVR008NK,LVR033S-2,LVR125K-240,SESD0402Q2UG-0030-088,RF3917-000,LVR055K,LVR200K-240-2,LVR100S-240,SESD0201X1UN-0030-088,LVR100S,RF3076-000,LVR055S,RF2193-000,SESD1103Q6UG-0020-090,PESD0603-240,LVR100K-240-2,LVR125K-240-2,LVR200S-240-AP,LVM2P-035R14431,SESD0402X1UN-0030-088,LVM2P-015R10431,RF3920-000,LVR200S,RF3078-000,LVR008NS-1,LVR008NS-2,SESD0201X1BN-0010-098,LVM2P-075R14431,LVR100S-240-2,LVR008NK-2,LVR005NS,RF3925-000,LVR005NK,LVR033K,SESD0402Q2UG-0020-090,TM2P-10271,SESD1004Q4UG-0020-090,LVR200S-240,LVR033S,LVR040S-1,LVR100K-240,LVR200K-240,LVR040S-2,RF3918-000,LVR075K-240-2,LVR125S-240-2,SESD0402X1BN-0015-096,PESD1206Q-240,LVR025K-2,LVR040K,LVR012K,LVR025S-2,LVR040S,LVR040K-2,LVR012S,SESD0402X1UN-0020-090,LVR016S-2,LVR016S-1,LVR075S-240-2,LVR016K-2,LVR125S-240,RF3077-000,LVR075K-240,LVR075S-240-AP,LVR075S,LVR075K-240-AP,RF3922-000,LVR005NK-2,SESD0402X1BN-0010-098,RF2192-000,LVR055S-1,LVR075S-1,LVR055S-2,LVR075K-1,LVR005NS-1,LVR005NS-2,LVR125K-240-AP,LVR125S-240-AP,RF2946-000,LVR200S-240-2,PESD0402-140,LVR025K,SESD0201X1UN-0020-090,LVR025S

2016年01月01日 - LITTELFUSE - 快速参考指南代理服务技术支持采购服务

LITTELFUSE General Purpose ESD Protection TVS Diode Array选型表

Littlfuse瞬态抑制二极管阵列可保护电子设备免受雷击和静电放电（ESD）等快速瞬态电压的破坏，为输入/输出接口和数字与模拟信号线提供理想的保护方案。

Lightning Immunity (8x20μs) (A)

Operating Temperature（℃）

选型表 - LITTELFUSE 立即选型

AQ3522-01FTG，0.15pF 22kV双向TVS二极管

描述- 该资料介绍了SP3530 AQ3522-01FTG型双向TVS二极管，这是一种用于保护电子设备免受破坏性静电放电（ESD）的超低电容二极管。它能够在不降低性能的情况下吸收超过IEC 61000-4-2国际标准规定的最大水平（级别4，±8kV接触放电）的重复ESD冲击。这种二极管的超低负载电容器使其非常适合保护高速信号引脚，例如V-By-One、HDMI、USB3.0和USB2.0。

型号- AQ3522-01FTG

2020/9/29 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持采购服务查看更多版本

AQ3522-01FTG，0.15pF 22kV双向TVS二极管

描述- 该资料介绍了SP3530 AQ3522-01FTG型号的TVS二极管阵列（SPA®二极管），这是一种用于保护电子设备免受破坏性静电放电（ESD）的超低电容二极管。它能够在不降低性能的情况下吸收超过IEC 61000-4-2国际标准规定的最大水平（级别4，±8kV接触放电）的重复ESD冲击。这种二极管的超低负载电容器使其非常适合保护高速信号引脚，如V-By-One®、HDMI、USB3.0和USB2.0。

型号- AQ3522-01FTG

2020/9/29 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持采购服务

AQ3522-01FTG，0.15pF 22kV双向TVS二极管

描述- 该资料介绍了SP3530 AQ3522-01FTG型号的TVS二极管阵列（SPA®二极管），这是一种用于保护电子设备免受破坏性静电放电（ESD）的超低电容二极管。它具有高ESD防护能力，适用于高速信号引脚的保护，如V-By-One、HDMI、USB 3.1/3.0/2.0接口等。

型号- AQ3522-01FTG

2020/9/29 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持采购服务

AQ3522-01FTG，0.15pF 22kV双向TVS二极管

描述- 该资料介绍了SP3530 AQ3522-01FTG型号的TVS二极管阵列（SPA®二极管），这是一种用于保护电子设备免受静电放电（ESD）破坏的超低电容二极管。它能够在不降低性能的情况下吸收超过IEC 61000-4-2国际标准规定的最大水平（级4，±8kV接触放电）的重复ESD冲击。这些二极管的超低负载电容器使其非常适合保护高速信号引脚，如V-By-One®、HDMI、USB3.0和USB2.0。

型号- AQ3522-01FTG

2020/9/29 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持采购服务

【经验】如何选用六通道TVS阵列SP3012-06UTG简化USB3.0 ESD防护设计？

USB3.0采用9线结构设计，为防止因热插拔产生的静电对敏感电子器件的冲击，需要做相应的ESD防护设计，本文通过对电源线和数据线分别做防护设计，其中电源线需要做过流和抗静电ESD防护，分选用littelfuse可恢复保险丝1206L150SLYR做过流防护、选用单向TVS管SP1003-01ETG做ESD防护，而数据线ESD防护选用六通道TVS阵列SP3012-06UTG可实现高可靠、紧凑型设计。

2018-09-20 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

Littelfuse（力特）最专业最齐全的全球领先保护器件

描述- Littelfuse公司简介：全球领先的电路保护企业，提供广泛且尖端的电路保护产品及解决方案。公司成立于1927年，全球拥有7500员工，2014年全球销售额865亿美元，全球分布有35个联络处。公司产品涵盖消费电子产品、汽车、商用车辆和工业设备等多个领域，提供针对不同应用需求的解决方案。主要产品介绍：Littelfuse提供过流保护器件（保险丝、自恢复保险丝）、过压保护器件（瞬变抑制二极管、压敏电阻、气体放电管、SIDCtor保护晶闸管、聚合物ESD抑制器）、开关型晶闸管、LED保护器、簧片开关和磁簧传感器等。重点市场及主推型号介绍：涵盖消费/通信、工业汽车等多个市场，提供多种型号的产品以满足不同需求。例如，过流保护器件中的保险丝和自恢复保险丝，过压保护器件中的瞬变抑制二极管和压敏电阻等。

型号- 1.5SMC540CA,SMBJ,1812L,SMBJ8.5CA,5KP200A,SMBJ51A,SMBJ75A,SMBJ70CA,SG75,SL1411A600A,PLED 5 QFN,5KP40A,5KP64A,AC,1812L020PR,SMBJ40A,SMBJ17CA,SMBJ64A,1.5SMC200CA,1.5SMC36CA,5KP18CA,1.5SMC13CA,5KP51A,5KP75A,SMBJ160CA,0312005.MXP,0456040.DR,5KP8.5CA,K1500GRP,1812L110/33MR,SMBJ85A,SMBJ28CA,5KP160CA,CG3,K2200G,5KP78A,1.5SMC510A,60R110XU,5KP,5KP28CA,SMBJ300A,5KP30A,CG35.0,5KP54A,SMBJ150CA,MDCG-4,1206L012WR,1206L110WR,1.5SMC8.2CA,SMBJ16CA,1812L150/12DR,5KP70CA,5KP17CA,CG35.0LTR,5KP180CA,CG32.0,K1100GRP,5KP60A,1.5SMC7.5CA,SMBJ170CA,1.5SMC27CA,SMBJ400A,K1200E70,1.5SMC91CA,SMBJ60A,SMBJ15CA,1.5SMC180CA,1.5SMC400A,5KP16CA,1.5SMC15CA,1.5SMC9.1CA,1.5SMC6.8CA,SL1411A800A,SMBJ26CA,SMBJ400CA,1.5SMC300A,60R050X,60R,5KP26CA,SMBJ90CA,1.5SMC300CA,SL1411A800,1.5SMC530CA,60R010XU,SMBJ70A,SMBJ14CA,1.5SMC530A,5KP170CA,60R075X,60R160X,5KP15CA,5KP85A,1.5SMC16CA,1.5SMC39CA,SM24CANA-02HTG,60R090XPR,1.5SMC82CA,SMBJ48CA,60R300X,1.5SMC200A,5KP12A,5KP36A,5KP24A,5KP48A,1.5SMC36A,1.5SMC24A,1.5SMC12A,0452002.,5KP48CA,5KP200CA,1.5SMC510CA,K2200SRP,SMBJ130CA,SM24CANA,5KP6.5CA,5KP90CA,1.5SMC11A,SMBJ13CA,1.5SMC540A,5KP190CA,SMBJ36CA,5KP11A,1.5SMC47A,0456030.ER,1812L075/33DR,5KP14CA,SL1411A,048502.5,SMBJ24CA,1.5SMC440A,1812L050PR,5KP14A,1.5SMC170CA,5KP26A,CG31.5LTR,CG31.5,5KP24CA,SMBJ90A,SMBJ12CA,1.5SMC400CA,1.5SMC550A,SMBJ58CA,5KP13A,SMBJ188CA,1.5SMC13A,SMBJ350CA,0452001.,1.5SMC18CA,5KP8.0CA,5KP13CA,5KP36CA,AC120,SMBJ5.0A,1.5SMC220A,1812L150/24,0312.062MXP,048502.5DR,K2400G,SMBJ180A,1.5SMC16A,312,SL1411A470A,1.5SMC150CA,5KP20A,1206L035YR,045803.5,1206L050/15YR,5KP100CA,SMBJ11CA,1.5SMC100A,V05E17P,SL1411A090,5KP7.5CA,1.5SMC39A,1.5SMC27A,1.5SMC15A,5KP190A,K1500SRP,5KP210CA,K1500E70,0452007.,5KP12CA,5KP58CA,5KP43A,1.5SMC62CA,SMBJ22CA,SMBJ45CA,CG32.0LTR,452,5KP22A,1.5SMC18A,5KP58A,SMBJ170A,SMBJ10CA,456,458,LV ULTRAMOV,K1500,1206L150PR,60R090X,5KP22CA,5KP45CA,5KP10A,K1200G,5KP5.0A,CG31.01,1812L200DR,SMBJ6.0A,1.5SMC110A,SMBJ33CA,SMBJ250CA,5KP45A,1206L150THWR,5KP33A,5KP9.0CA,5KP180A,5KP11CA,SL1411A350A,1.5SMC160CA,0452005.,SMBJ5.0CA,5KP6.0A,60R110XMR,SMBJ220CA,1.5SMC250CA,1.5SMC480CA,5KP110CA,60R075XPR,045602.5,SMBJ160A,0456030.,1812L200THPR,5KP6.0CA,1.5SMC51CA,K2200GRP,1.5SMC120A,1.5SMC75A,SMBJ78CA,1.5SMC51A,SG300,1.5SMC350A,60R110X,5KP10CA,SMBJ43CA,5KP170A,SMBJ20CA,1.5SMC9.1A,1812L110,5KP33CA,0458007.DR,SMBJ7.0A,1.5SMC30A,1.5SMC480A,1.5SMC,1206L160ZR,1.5SMC250A,TMOV25SP115E,5KP20CA,5KP43CA,SMBJ54CA,SG,SMBJ18A,1812L075/24DR,5KP220CA,1812L010DR,0456040.,1206L200,SMBJ150A,1206L050YR,1.5SMC75CA,60R160XF,0458007.,0452007.MRL,SMBJ6.0CA,1.5SMC130A,5KP160A,K2000F1,SMBJ100CA,1.5SMC7.5A,1.5SMC8.2A,1812L050/30PR,1.5SMC6.8A,5KP78CA,0452001.MRL,0456020.ER,1.5SMC20A,SMBJ6.5A,5KP7.0CA,5KP16A,SMBJ16A,SMBJ30CA,1.5SMC68A,5KP28A,SMBJ28A,1.5SMC56A,5KP6.5A,1812L200,SMBJ188A,K1200,5KP7.0A,SMBJ8.0A,1.5SMC30CA,1.5SMC43A,5KP150A,SMBJ440CA,5KP54CA,SMBJ64CA,60R300XF,5KP15A,K2400,SMBJ17A,1812L300MR,1.5SMC350CA,1206L110,SMBJ250A,SMBJ120CA,1.5SMC43CA,5KP8.0A,1.5SMC20CA,1.5SMC22A,1.5SMC10A,5KP250A,5KP64CA,SMBJ14A,SMBJ75CA,SMBJ26A,5KP18A,1812L300,0456020.,SMBJ110CA,0458001.,SMBJ7.0CA,K1100,SMBJ130A,1.5SMC130CA,0312002.MXP,SL1411A470,SL1411A350,1206L016,SMBJ7.5A,1.5SMC33A,5KP120CA,1.5SMC150A,SMBJ40CA,5KP30CA,SMBJ15A,5KP17A,1206L012,1206L075/13.2WR,K1500G,SMBJ9.0A,045803.5DR,0312035.MXP,SMBJ12A,SMBJ51CA,60R185X,5KP40CA,SMBJ36A,SMBJ24A,SMBJ48A,0452002.MRL,MDSR-10,SMBJ350A,1.5SMC110CA,SMBJ120A,1.5SMC91A,TMOV25S,SMBJ6.5CA,60R030XU,5KP130A,0312002.,1.5SMC160A,5KP75CA,1206L150,SMBJ13A,SMBJ85CA,K2200,1206L035,5KP7.5A,0456025.,1812L075,5KP250CA,SMBJ8.0CA,K2400SRP,1.5SMC22CA,SMBJ8.5A,0452005.MRL,5KP130CA,1.5SMC82A,60R030X,1206L160,SMBJ22A,60R250XF,5KP85CA,SMBJ58A,K2400E70,5KP70A,SMBJ110A,5KP8.5A,1.5SMC68CA,SL1411A600,SMBJ300CA,1.5SMC170A,1.5SMC33CA,1.5SMC10CA,1206L075THYR,5KP9.0A,5KP120A,1206L016WR,SMBJ10A,1206L050,1812L050,0456025.ER,5KP51CA,SMBJ11A,0312005.,SMBJ220A,SMBJ180CA,1.5SMC56CA,1.5SMC120CA,KXXXZY,1206L,K2000E70RP3,SMBJ43A,5KP220A,SMBJ7.5CA,1.5SMC440CA,60R250X,0458001.DR,SMBJ100A,1.5SMC550CA,1.5SMC180A,1.5SMC11CA,5KP5.0CA,5KP110A,SMBJ20A,5KP150CA,SMBJ45A,SMBJ33A,K2000,SMBJ9.0CA,1206L200PR,SMBJ60CA,0458001.DRA,1.5SMC100CA,1206L075,1812L150,SMBJ440A,5KP90A,0312035.,1.5SMC62A,SMBJ200CA,5KP210A,SM24CANA-02,SMBJ78A,60R010X,5KP60CA,60R050XPR,1.5SMC47CA,1.5SMC24CA,1812L020,60R185XF,SL1411A090C,0312.062,SMBJ30A,SMBJ18CA,1.5SMC220CA,5KP100A,SMBJ54A,0312.187,1812L110/16DR,SMBJ200A,1.5SMC12CA,1812L010

2016年01月01日 - LITTELFUSE - 培训文档-商品应用及供应商介绍代理服务技术支持采购服务

SESD系列增强型ESD分立式TVS TVS二极管阵列（SPA®二极管）

描述- 该资料介绍了Littelfuse公司的SESD系列增强型静电放电（ESD）瞬态电压抑制二极管（TVS）。这些二极管提供超低电容的单向和双向ESD保护，适用于高速串行接口。它们具有极低的漏电流和动态电阻，适用于USB 3.1、HDMI 2.0、DisplayPort、Thunderbolt和V-by-One等消费电子接口。

型号- SESD0402X1UN-0030-088,SESD0201X1BN-0015-096,SESD SERIES,SESD0201X1UN-0030-088,SESD0402X1BN-0015-096,SESDXXXXX1XN00XX-XXX

04/15/20 - LITTELFUSE - 数据手册 - Revised: 04/15/20 代理服务技术支持采购服务

Littelfuse（力特） SLD TVS二极管数据手册

描述- 该资料介绍了SLD系列TVS二极管（瞬态电压抑制器）的技术规格和应用。这些二极管采用轴向引线封装，适用于提供精确的过压保护，用于敏感电子产品。资料涵盖了最大额定值、热特性、电气特性、功能图、应用范围以及包装选项。

型号- SLD16U-017,SLD18-018,SLD43-018,SLD26-018,SLD,SLD33U-017,SLDXXU-017X,SLD17-018,SLD17U-017,SLD24U-017,SLD40U-017,SLD51-018,SLD10U-017,SLDXXXXX,SLD60-018,SLD16-018,SLD33-018,SLD43U-017,SLD51U-017,SLD54U-017,SLD20-018,SLD14U-017,SLD11U-017,SLD58-018,SLD28-018,SLD15-018,SLD14-018,SLDXXXX-B,SLD45-018,SLD30-018,SLD13-018,SLD36U-017,SLD22-018,SLD22U-017,SLD48-018,SLD30U-017,SLD12-018,SLD60U-017,SLD28U-017,SLD13U-017,SLD58U-017,SLD24-018,SLD11-018,SLD12U-017,SLD20U-017,SLD54-018,SLD48U-017,SLD40-018,SLD18U-017,SLD15U-017,SLD45U-017,SLD10-018,SLD36-018,SLD26U-017

2016年09月10日 - LITTELFUSE - 数据手册 - Revised: 09/10/16 代理服务技术支持采购服务

AQ3130E-01ETG 28V，0.3pF，30kV，SOD882，双向TVS，超低电容ESD保护TVS二极管阵列（SPA®二极管）规格书

描述- 该资料为Littelfuse公司生产的AQ3130E-01ETG型号双向TVS二极管阵列（SPA®二极管）的数据手册。该产品提供超低电容、双向保护，适用于可能遭受破坏性静电放电（ESD）的电子设备。其典型电容为0.3pF，有助于确保在最具挑战性的消费电子产品接口上的出色信号完整性。

型号- AQ3130E-01ETG

12/28/22 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持采购服务

3通道TVS阵列SP0503BAHTG用于USB防护时，该如何使用？

3通道TVS阵列SP0503BAHTG用于USB防护时，其公共端接USB的电源地GND，另外3端分别接USB的电源VCC、数据线USB D+和USB D-。

2017-10-10 - 技术问答

【产品】符合AEC-Q101汽车级TVS二极管TPSMB系列，为汽车电子保驾护航

Littelfuse针对敏感的汽车电子元件在负载突降和其它瞬态电压事件引发瞬态电压推出了TPSMB系列TVS二极管。该系列紧凑的DO-214AA封装和600W额定功率使其成为高可靠性、汽车和便携式设备应用出色的次级保护解决方案

2016-12-16 - 新产品代理服务技术支持采购服务

SP7538P系列低电容ESD保护TVS二极管阵列规格书

描述- 该资料介绍了SP7538P系列低电容TVS二极管阵列，用于保护电子设备免受破坏性静电放电（ESD）的影响。该器件集成了8通道超低电容轨到轨二极管和一个额外的齐纳二极管，可安全吸收超过最大水平±8kV接触放电的重复ESD冲击，同时保持性能稳定。它具有极低的负载电容，非常适合保护高速信号引脚，如V-By-One、HDMI、USB3.0、USB2.0和IEEE 1394。

型号- SP7538X,SP7538P SERIES,SP7538PUTG,SP7538P

12/02/21 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持采购服务查看更多版本

SP7538P系列低电容ESD保护TVS二极管阵列规格书

描述- 该资料介绍了SP7538P系列低电容TVS二极管阵列，用于保护电子设备免受破坏性静电放电（ESD）的影响。该器件集成了8通道超低电容轨到轨二极管和一个额外的齐纳二极管，可安全吸收超过最大水平的重复ESD冲击，同时保持性能稳定。它适用于高速信号引脚的保护，如V-By-One、HDMI、USB3.0、USB2.0和IEEE 1394。

型号- SP7538P SERIES,SP7538PUTG,SP7538P

12/02/21 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持采购服务