【选型】TVS阵列SP1004U-ULC-04UTG替代ESD7004MUTAG，提升车载USB3.0抗静电等级

时间： 2018-10-12 来源：世强

技术问答

图1为车载音响的USB3.0接口图（下图只列出了跟本文相关的USB3.0接收和发送的传输电路部分），它包含两对传输线，USB3S0_TX_P、USB3S0_TX_M为发送，USB3S0_RX_P、USB3S0_RX_M为接收，ATT/ATT2为两对传输线上的共模电感，起着改善EMC的作用。

图1右侧为USB3.0接口，它外接传输线缆，是外部ESD噪声的入口，因此必须放置ESD防护器件，图中红圈内的D即为安森美的ESD防护器件——TVS阵列 ESD7004MUTAG 。

图1 ：USB3.0接口电路

以上的器件配置能抵御±15KV的ESD冲击，如果是卖给大众、尼桑等客户，它们的对USB3.0的ESD要求有的是±15KV，有的只要求±8KV，按之前的经验使用ESD7004MUTAG的话通过ESD是没有问题的，但这款车载音响，是卖给通用汽车的，通用汽车对USB3.0端口的ESD要求是±20KV，笔者发现当打ESD ±20KV时USB3.0传输功能断开，量测USB3.0端口的对地电阻，发现它对地短路了，因此判定这颗即为安森美的ESD7004MUTAG保护等级不足，不足以抵抗±20KV。经过分析后笔者选择了LITTELFUSE的TVS阵列SP1004U-ULC-04UTG在原位置替代ESD7004MUTAG来保护USB3.0端口，在打±20KV的情况下USB3.0端口不再损坏，为避免出现单体现象，取得实验的一致性，笔者拿了三台机器执行了同样的变动，结果均顺利通过了客户要求的±20KV ESD测试。

SP1004U-ULC-04UTG在USB3.0 ESD防护中更有优势的原因

为何USB3.0 ESD的防护上使用SP1004U-ULC-04UTG比选择ESD7004MUTAG更好？我们截取两者的详细参数进行对比（见表1）：

表1 SP1004U-ULC-04UTG和ESD7004MUTAG参数对比表

可见除了它俩尺寸封装一样外，SP1004U-ULC-04UTG具有以下几个明显优势：

（1）更高ESD等级。如表1所示，在同样的IEC61000-4-2测试法规下，SP1004U-ULC-04UTG拥有±20KV的接触放电和空气放电等级，而ESD7004MUTAG只具有±15KV的接触放电和空气放电等级，显然 SP1004U-ULC-04UTG的ESD等级更高；

（2）极低电容量，保障高速信号质量。USB3.0的信号频率高达5Gbps，相对于电容量0.5pF的ESD7004MUTAG二极管阵列，SP1004U-ULC-04UTG只有最大0.22pF的极低电容量，可更好的保护USB3.0的信号质量不被影响，保障信息数据正常传输。

（3）更低的钳位电压。从表1可知，峰值电流1A时ESD7004MUTAG的钳位电压是10V，意味着峰值电流2A时其钳位电压会比10V更高，而SP1004U-ULC-04UTG的钳位电压在峰值电流2A时只有9.2V，它能在更低的电压起作用把高压钳位在较低的电压幅度，把更多的电流瞬间导到大地，从而干净完整的把过压过流噪声旁路掉，因而ESD等级更高；

（4）更低的反向漏电流。SP1004U-ULC-04UTG的反向漏电流只有50nA，远远小于ESD7004MUTAG的1uA反向漏电流，因而SP1004U-ULC-04UTG的功耗更小，效率更高。

综上所述，可见USB3.0的ESD防护上，Littelfuse推出的TVS阵列SP1004U-ULC-04UTG在电容量、标称ESD等级、钳位电压、反向漏电流这四方面方面均比ESD7004MUTAG更有优势，因此它是车载电子产品USB3.0线路ESD保护的首选器件。

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全部评论（32）

用户73426675 Lv5 技术专家 2018-10-25

力特TVS阵列SP1004U-ULC-04UTG是什么原理实现高esd的，只是简单并联更多吗？
- Mil_世强回复：力特TVS阵列SP1004U和ESD7004结构是一致的，抗静电能力的提高，和厂家技术有关系。
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时不我待 Lv7. 资深专家 2018-11-10

学习
慧慧1985 Lv7. 资深专家 2018-11-07

学习
扬帆 Lv7. 资深专家 2018-11-07

学习了！！！
hunter Lv6. 高级专家 2018-11-07

学习了

用户40154664 Lv6. 高级专家 2018-11-06

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小z Lv6. 高级专家 2018-11-05

不错
阿哲 Lv7. 资深专家 2018-11-02

不错
MagicMoon Lv8 2018-11-01

学习学习
Clarence Lv8. 研究员 2018-11-01

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