【经验】如何为以太网交换机USB2.0接口选择合适的ESD保护器件?

2018-07-17 世强
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以太网交换机除大量的RJ45端口外,一般还配有USB2.0端口,可参考如下图1所示,USB2.0数据线都是由两根电源线(Vbus、GND)和两根信号线(D+、D-)四根线芯组成,其最高传输速率可达480Mbps,为避免USB接口因热插拔产生的静电对敏感电子器件的冲击,必须在USB数据线上加入一款防ESD的TVS阵列保护器件。


  

图1:以太网交换机前面板配有USB2.0端口实物图


在交换机应用上,TVS阵列选型时需要考量以下几点因素:

1、 集成4路保护的双向TVS阵列,可分别保护USB电源Vbus、GND、数据线USB D+和USB D-等;

2、 交换机应用对线路的附加电容非常小,选择的TVS阵列寄生电容建议小于1pF,不会对数据传输产生影响。  

3、 ESD防护能力过IEC61000-4-2 4级认证:Direct Discharge ±8KV,Air Discharge ±15KV;

4、 具有低漏电流特性

5、 宽的工作温度范围,至少是工业级-40℃~85℃。

 

根据上面的设计要求,这里推荐一款Central semi公司推出的低电容ESD保护的4线硅二极管阵列CMXESD70-4,其实物图和内部功能框图及pin脚定义参考如下图2所示,内部电路各个端子间不可能有二极管正向导通,该二极管阵列具有低电容、低空闲功耗和设计灵活等优点,可以用于保护四条I/O线和电源电压轨以及四线高速数据或传输线免受过电压瞬变和ESD损坏。


图2:CMXESD70-4 4线硅二极管阵列实物图、内部功能框图及pin脚定义示意图


下面再介绍下CMXESD70-4 4线硅二极管阵列电性参数,最大反向工作电压可达70V,有通过IEC61000-4-2 4级认证:±8kV Contact,±15kV Air, I/O对GND最大寄生电容仅1.0pF,而I/O对I/O最大寄生电容低至0.9pF,在最大反向工作电压70V条件下,最大漏电流仅1.0μA,而在3.3V反向工作电压条件下,漏电流低至12nA,更宽的工作温度范围-55℃~ +150℃,具体可参考如下图3所示。


图3:CMXESD70-4 4线硅二极管阵列电性参数


再提供下CMXESD70-4 4线硅二极管阵列用于USB2.0防护ESD设计时的接线方法,可参考如下图4所示。


图4:CMXESD70-4 4线硅二极管阵列用于USB2.0防护ESD设计时接线示意图


CMXESD70-4 4线硅二极管阵列为SOT-26封装,为小尺寸设计,可占用PCB板面积最大仅需3mm x 3mm=9mm2,可节省安装空间,非常适用于空间有限的ESD防护设计,其尺寸图参考如下图5所示。

图5:CMXESD70-4 4线硅二极管阵列封装尺寸示意图


最后,总结下CMXESD70-4 4线硅二极管阵列的竞争优势:

·  4线硅二极管阵列,可保护4条I/O线,非常适合USB2.0电源线和数据线保护,用1颗TVS阵列实现4路保护。

·  满足高速数据线ESD防护认证:IEC61000-4-2(ESD) ±15KV(air),±8KV(contract)

·  更低的寄生电容特性,I/O对GND最大寄生电容仅1.0pF,而I/O对I/O最大寄生电容低至0.9pF,不会对数据传输产生影响,绝对是一款保护高速信号线的ESD防护神器。

·  SOT-26封装,可节省安装空间

·  更宽的工作温度范围:-55℃~+150℃

 

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  • 五五分成 Lv7 资深专家 2018-10-08
    Central semi公司推出的低电容ESD保护的4线硅二极管阵列CMXESD70-4,E1接口是否也可以使用?
    • 回复: 这个器件I/O对GND的寄生电容仅1.09pF,而I/O对I/O的寄生电容只有0.9pF,可用于调整信号线的ESD防护。

      查看全部1条回复

  • 螳螂猫 Lv7. 资深专家 2018-11-15
    这个还真的有,能保证交换机不受u口热插拔的影响,稳定第一
  • 小z Lv6. 高级专家 2018-11-11
    不错
  • 秋天以北 Lv7. 资深专家 2018-11-11
    学习
  • 用户50283199 Lv7. 资深专家 2018-10-15
    学习学习
  • 国丰 Lv7. 资深专家 2018-10-15
    学习了!
  • 游来游去 Lv8. 研究员 2018-10-12
    学习
  • 春天里 Lv7. 资深专家 2018-10-11
    好东西!
  • 梦幻天涯 Lv7. 资深专家 2018-10-08
    学习了
  • 青岛中电利达电子有限公司 Lv6. 高级专家 2018-10-07
    学一下
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型号- CMUT3904,CMDZ10L,CMXZ9V1TO,CMZ5935B,P4SMA16A,CMUT3906,CMPZDC2V7,CMPZDC36V,CMSZ5252B,P6SMB56A,CLL4754A,CMF64A,CMR1U-04FL,CMPD2003,CMDZ10V,CMKBR-6F,CMDZ11L,CMZ5936B,CMFSH-3I,CMZ5926BP,CMPD2004,P4SMA17A,CMSZ5253B,CZT2222A,CZR1-04,5SMC100A,CMXZ7V5TO,3SMC5.0A,CLL4753A,1SMB7.5CA,CTLDM7120-M621H,CMDZ11V,CMUDW6001,1.5SMC13CA,CMUD6263E,CMDZ12L,CMSZ5250B,CMZ5933B,CMZ5939BP,P4SMA18A,CLL4752A,1SMB130A,CMHZ5229B,CMPZDC39V,CMDZ12V,1SMB9.0A,3SMC170A,1SMB51A,1SMC110A,CMDZ13L,CMZ5934B,CFSH05-20L,CMSZ5251B,CMLD6263DO,CMPD6263S,CMLT2907A,CLL4750A,CLL4751A,P6SMB170CA,CMHZ5228B,CMPD6263A,CMDZ13V,CMPD6263C,CTLDM8120-M832DS,CTLZ5V1,CMST3410,CMOZ4L7,1SMC85A,CMSH1-100M 55,CTLZ5V6,CMDZ5251B,CSL05D,CMOZ4L3,1SMB30CA,P6SMB51A,CMXTVS5V6,CMF120A,CMXSTB200,CMZ5931B,CMF60A,CMPZ5261B,CMPT404A,1SMC85CA,CMHZ5227B,CMSH1-60 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选型指南  -  CENTRAL SEMICONDUCTOR  - 2020/2/28 PDF 英文 下载

Central Semiconductor(中央半导体)裸芯片器件(二极管/整流器/晶体管/场效应管/晶闸管/保护器件)选型指南

型号- CP373-CTLDM303N 30V,CP361X-CEDM7001,CP127-TIP142,CP357X,CP382X-CMPT3820,CPD79-CTLSH2-40,CPD65-BAV45,CPZ19-1N5242B,CP388X-BC847B,CPZ28X-1N5261B,CP101-BSS52,CPD93V-1N4150,CP388X-BC847C,CP285-MJE13005,CP788X-BCW70,CPD93V-BAS56,CPD07-CR6A4GPP,CP310V,CPZ28X-1N968B,CPZ18-BZX84C6V2,CP595-2N5680,CP527-2N6042,CP608-2N6475,CP212-2N3585,CPZ19-1N5255B,CP208-MJE182,CPZ39R-CMNTVS5V0,CP794R,CP620-CJD45H11,CP527-2N6299,CPD24-CMR1F-10M,CP622-2N6027,CP630-TIP127,CP305-BC817-40,CP331-CZT2000,CP527-2N6053,CP527-2N6296,CPZ19-BZX84C33,CP788X-2N3799,CPZ19-1N5240B,CPZ18-CMPZ5234B,CPZ25-H-1N4743A-WR,CP792V,CPZ28X-1N4099,CP247-MJ11016,CPD69-1N5614,CPZ19-BZX55C6V8,CPZ28X-C5236B,CPZ40R-CMO5V0LC,CPD69-CMR1-06M,CP353V,CP341V,CPZ25-1N4743A,CP127-2N6301,CP305-BCX20,CP127-2N6300,CPD26-CR6AF6GPP,CP318V-2N3501,CP392V-CMLT3904E,CPD24-1N5615,CP230-TIP122,CP325V-2N5150,CP354X,CP727V-MPSU95,CPZ28X-C5242B,CP188,CPZ28X-1N5240B,CP611-2N6107,CPD69-1N3614,CPZ28X-1N5252B,CP635-2N3791,CP376X-CWDM305N,CP289-MJE13009,CPZ28X,CP608-2N6468,CPD69-CMR1-08M,CP305-BC817,CPZ25-1N4753A,CP705V-CZT4033,CP753V-CZT953,CP388X-2N5089,CP388X-2N5088,CPQ128,CP527-TIP147,CPD83V-BAS16,CPZ28X-CMPZ5229B,CPZ18-1N4627,CPZ18-1N4623,CP388X,CPZ25-1N4740A,CP388X-2N2920,CP376X,CPZ25-1N4752A,CPZ18-1N4620,CPZ19-1N5245B,CPZ19-1N5257B,CP354X-2N7003T,CPQ114,CP289,CPD21-CTLHR10-06,CP285,CP727V-CZTA77,CPD89V-CMPD1001,CPZ19-1N758A,CPD83V-CMPD914,CP225-2N2218A,CPD104R-CFSH2-3L,CP773-CMPDM302PH,CPD16-CMR1U-06M,CP324X-2N7002,CPD91V-CD6001,CPD69-CMR1-02M,CPD83V-1N914A,CPD24-CMR1F-04M,CP315V-CZT3150,CPD30V-CMLD2838,CP375,CP250,CP710V-2N5415,CP373,CP305V,CP337V-2N4014,CP753V,CPD82X,CPD94X,CPZ19-1N963B,CP317X,CPZ28X-1N5988B,CP775-CWDM3011P,CP304V-MPSA06,CPZ33R-CMNTVS12V,CP742X,CPD80V-1N3070,CP375-CWDM3011N,CP390,CP788X-2N2605,CP304X-MPSA06,CP742X-CM4209,CP788X-2N3811,CPZ28X-CMPZ5260B,CP310-2N3114,CP710-CMPTA96,CP147,CPS053-2N5064,CP727V-MPSA64,CPS053-2N5060,CP306V,CP588-MPQ3798,CP318V,CPD93V-CMPD4150,CP212-TIP47,CPD83V,CPZ28X-1N5999B,CP310V-CMPTA42,CPD16-CMR1U-04M,CP310-MJE3439,CPD24-CMR1F-06M,CPD79,CP310-2N6517,CP710V-2N6520,CP595,CP235,CP764X-CMPDM8002,CPD26-CR6AF4GPP,CP230,CP337V-2N3725A,CP763V,CPD80V,CP303X,CP630-2N6036,CP315V,CPD06-CMR3-06,CPD24-CMR1F06M,CP764X,CP710V-2N5416,CPS053,CP191V-2N4401,CPD69-1N4007,CP243,CPD69-1N4004,CPD40-CTLSH5-100,CPD81X,CPD69-1N4246,CP360,CPZ18-1N5228B,CPZ18-CMPZ5229B,CPZ35R-CMATVS3V3,CPD81R,CP635-MJ2955,CP349-BUY49S,CP788X,CP127,CP390-CDM4-600LR,CP247,CP304X,CPD93V,CP229-2N5109,CP304V,CPZ19-1N968B,CPZ28X-1N965B,CP305-2N3499,CP325V-2N5320,CPZ36R-CMATVS5V0,CP188-BC107A,CP611-TIP42C,CP211,CP210,CP331,CP212,CPZ18-1N5227B,CEN-KC-1234,CP219,CPZ18-CMPZ5228B,CPQ114-CQD-8M3,CP354X-2N7003,CP325V,CP617-CM4957,CP771-CXDM4060P,CP337V,CPD65,CPD80V-CMPD2004,CPD81X-CZSH5-40,CPD80V-CMPD2003,CPD19-CHD8-06,CPZ28X-1N758A,CP212-2N4240,CPZ25-CMZ5940B,CPD69,CP101,CPS053-CS18B,CP208-2N3766,CP647-2N6287,CPD81X-CRSH5-4,CPD66X-CMHD459A,CP208-2N3767,CP223,CP325V-MJE181,CP348-2N5154,CP208-TIP31C,CP325V-MJE182,CP220,CPZ28X-C5238B,CP229,CPZ18-CMPZ5227B,CP788X-2N5087,CP757X-CMLDM5757,CPD91V,CP225,CP588,CP314V,CP349,CP348,CP314V-MPS651,CP314V-MPS650,CP206-2N4392,CP206-2N4393,CPD102X-1N5711,CP147-MJ11014,CP764X-CMLDM8002,CP147-MJ11016,CP388X-CMKT5089M,CPZ19-1N4099,CP681-MPSH81,CP736V-CMPT5401,CP310,CP312,CPD83V-1N914,CP220-CJD44H11,CP310-2N6431,CPZ28X-1N963B,CP792V-2N3906,CPZ18-CMPZ5226B,CPZ19-1N965B,CP188-BC549,CP305-2N3020,CP303X-CMPT8099,CP324X,CPD40,CP317X-2N918,CP760V,CP681-CMPTH81,CP710V-CJD350,CPZ19-1N5532B,CP312-CJD200,CP188-BCY59-VIII,CP208,CP305-2N3019,CPD76X-CMLSH1-40,CP710V-CZTA94,CP206,CP336V,CPZ28X-1N4688,CPZ25-1N5918B,CP191V-2N2222A,CP794R-CEDM8004,CPD17,CPD16,CP312-2N5154MOD,CPD19,CPD18,CPD82X-CMDSH2-3,CP302-MPSH10,CP771,CP773,CPZ28X-CMPZ5255B,CP753V-MJE210,CPZ28X-CMPZ5231B,CP788X-2N3799A,CPD04-CBRHD-06,CPD30V,CPD66X,CPD107-CZSH6-100,CP647-PMD19K100,CP776,CP775,CP588-2N3806,CPD93V-1N3600,CPD20,CPD22,CPD17-CMR3U-04,CP318V-2N5682,CPD21,CPD66X-1N485B,CPZ19-1N4109,CPZ41X-CMKTVS5-4,CPD102X,CPZ19-1N4103,CPZ28X-1N5532B,CP727V-CMPTA64,CPZ19-1N4104,CPZ41X,CPD24,CPD26,CP210-2N4416A,CPZ18-1N5234B,CP305V-BCW66H,CP588-2N2605,CPZ28X-1N4680,CPZ19-CMPZ5238B,CP714V,CP302,CP305,CP726X,CP396V-2N2369A,CP208-BD241,CPZ34R-CTLTVS6V2,CPD89V,CP305-D40D11,CPZ19-1N4697,CP388X-BCX70K,CPD06-1N5554,CPZ40X,CP788X-BCX71K,CPZ28X-1N5228B,CPZ40R,CPZ19-1N4692,CP317X-2N5179,CPD06-1N5550,CPZ28X-NC3,CPZ28X-CMPZ5241B,CP631,CP630,CPZ19-CMPZ5235B,CPD76X,CP635,CPD77X-1N5820,CP705V-BCW68H,CP210-2N4416,CP591X-2N2907A,CPZ28X-CMPZ4626,CPD06,CP246-CMPT3646,CPD08,CPD07,CP307V-2N5308,CPZ28X-1N5227B,CPZ18-1N5232B,CPD04,CPD104R,CPZ28X-CMPZ5230B,CP611-2N5955,CP714V-MJE172,CP392V-2N3904,CPZ28X-CMPZ5242B,CPZ28X-CMPZ5254B,CP527,CP647,CP336V-2N5551,CPD77X,CP736V,CP312-CZT3120,CPD94X-CMLSH05-4,CPZ28X-5236B,CP776-CWDM305P,CPD16-CMR1U06M,CPD66X-CMPD3003,CP618,CPZ25-CMZ5937B,CPD87R,CPD24-CMR1F-08M,CP191V,CP211-2N3054A,CP710V-MPSA92,CPZ28X-1N751A,CPD83V-1N4448,CPZ19-CMPZ5245B,CP757X,CP617,CPD98V,CP616,CP611,CP312-2N4239,CPD81R-CZSH5-40,CP3

选型指南  -  CENTRAL SEMICONDUCTOR  - 2019/10/10 PDF 英文 下载

数据手册  -  CENTRAL SEMICONDUCTOR  - R1  - 27-September 2018 PDF 英文 下载

USB接口和SIM卡接口防静电使用的ESD器件要求有不同吗?

基本上是没有不同的,SIM卡接口有四路,分别为VBUS、DATA、CLK、RESET,每路均需要做ESD防护,而USB接口中的USB1.1/USB2.0也是四路,分别为VBUS、D+、D-、GND,其中除GND外均需要做ESD防护,不过USB3.0接口在USB1.1/USB2.0原四路信号的基础上,有新增SSTX+/SSTX-、SSRX+/SSRX-,这四路高速信号均需要做ESD防护。且工作电压VBUS也兼容(5V),如果每路均选用一颗双向的TVS管,要求直接接触的ESD耐压大于±8KV即可,当然,可以选择1颗四路双向TVS阵列做ESD防护,或者2颗双路双向TVS阵列。针对SIM卡ESD防护设计做选型推荐如下,为littelfuse(力特)保护器件:USB1.1/USB2.0ESD防护设计推荐选型如下,为littelfuse(力特)保护器件::USB3.0 ESD防护设计推荐选型如下,为littelfuse(力特)保护器件::

技术问答    发布时间 : 2018-10-27

商品及供应商介绍  -  CENTRAL SEMICONDUCTOR  - 2016年07月19日 PDF 英文 下载

数据手册  -  CENTRAL SEMICONDUCTOR  - R4  - 5-August 2015 PDF 英文 下载 查看更多版本

里阳半导体(Liown)汽车行业保护器件选型指南

目录- 公司简介    产品概述    汽车瞬态干扰相关标准    汽车AEC-Q101测试标准    汽车电子架构及保护器件应用   

型号- SMBJ5.0A,SM6S24A,SMCJ440A-Q,2R090MM-8,30KP-Q,SM8S33A,SMBJ6.5A,15KP36A-Q,5KP-Q,SM6S,SMCJ75A-Q,5KP36A-Q,SMBJ6.5CA,15KP-Q,SM8S30A,2R075ML-8,5.0SMDJ36A-Q,561KD20J,LTHXXA-YYBWGH,5.0SMDJ-Q系列,5KP33A-Q,SM8S系列,220KD10,220KD10J,20KP-Q,SMCJXXA,2R090ML-8,5KP24A-Q,SMBJ7.0A,180KD10,15KP30A-Q,5KP系列,5.0SMDJ-Q,SM8S,180KD10J,5.0SMDJ24A-Q,5KP,15KP20A-Q,SMBJ7.0CA,15KP24A-Q,15KPXXA-Q,SMBJ6.0A,SM8S20A,SM8SXXA,SMBJ30CA-Q,2R075MM-8,5.0SMDJ75A-Q,2R800ML-8,SMBJ16CA,SMBJ6.0CA,SM8S24A,SM8S36A,SM6S系列,P6SMAJ33CA-Q,SMBJ5.0CA

选型指南  -  里阳半导体  - 2022年08月 PDF 中文 下载

Success Stories Q4 2022

型号- SP4322 SERIES,V20E625P,438 SERIES,LS2406ERQ23,1206L,PGB10402,KSC1001J LFS,PGB10603,01250004H,KSC201J LFS,TSV250 SERIES,SMAJ16A,KLKD,438,0603,2920L SERIES,SP712-02HTG,SMAJ,TSV250,SD12-01FTG,SMF,PSR,0603 SERIES,SDXX SERIES,0438.750WRA,SP4322-01ETG,125,TSV250-130F-2,1206L SERIES,KLKD030,SDXX,SP40XX,SP15-01WTG-C-HV,600R150F,125 SERIES,2920L,SP4322,CPC1393

成功案例  -  LITTELFUSE  - 2023/3/15 PDF 英文 下载

数据手册  -  CENTRAL SEMICONDUCTOR  - R5  - 18-June 2019 PDF 英文 下载 查看更多版本

应用笔记或设计指南  -  LITTELFUSE  - v.1510-2  - 2016/11/23 PDF 英文 下载

数据手册  -  CENTRAL SEMICONDUCTOR  - R5  - 29-October 2015 PDF 英文 下载 查看更多版本

【应用】低容值TVS阵列ESD05V56T-2L可用于USB2.0端口ESD防护,降低残压对后级芯片影响

小尺寸TVS阵列用于USB2.0端口电源及信号线静电防护,推荐优恩半导体TVS阵列ESD05V56T-2L,采用SOT-563封装,最大反向工作电压5V,典型结电容3pF,满足±8kV接触放电和±15kV空气放电测试能力,工作温度范围-55~150℃。

应用方案    发布时间 : 2021-08-18

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品牌:Central Semiconductor

品类:ESD Diodes and Arrays

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品牌:里阳半导体

品类:TVS Diode Arrays

价格:¥0.3260

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品牌:优恩半导体

品类:ESD静电保护器

价格:¥0.1700

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品牌:优恩半导体

品类:ESD静电保护器

价格:¥0.8125

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品牌:LITTELFUSE

品类:TVS Diode Arrays (SPA® Diodes)

价格:¥0.7330

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品牌:LITTELFUSE

品类:TVS Diode Arrays (SPA® Diodes)

价格:¥1.5698

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品牌:里阳半导体

品类:TVS Diode Arrays

价格:¥0.1730

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品牌:高特

品类:Low Capacitance TVS Array

价格:¥0.1800

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品牌:硕凯电子

品类:Bi-directional Ultra Low Capacitance TVS Array

价格:¥0.1250

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品牌:高特

品类:TVS Array

价格:¥0.2250

现货: 200

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品牌:Central Semiconductor

品类:Low Vce(Sat) Transistors

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