【应用】4通道TVS SP1001-04JTG用于保护USB-OTG接口，符合AEC-Q101标准保护性能强

时间： 2020-08-19 来源：世强

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笔者参与的项目中，某产品上设计有USB接口，接口采用的是MicroUSB封装，用于与PC机进行连接通讯，设备USB工作在device模式。后期在产品升级改型的过程中，客户提出需增加USB-OTG功能，用于直接插上U盘导出设备内部数据，即让设备USB可工作在host模式。

由于该USB接口位于机壳上并对外开放，很容易引入静电，为防止静电通过接口进入设备内部损坏内部元件。先前的电气连接，只需要对VBUS，D-，D+做静电防护，故采用的是USBLC6-2P6，改型后我们增加了MicroUSB的ID引脚的电气连接，ID引脚用于切换USB的工作模式。USBLC6-2P6仅适用于四线USB的静电防护，如果单独在为ID引脚增加一个TVS，还需要新增一款物料，增加采购成本，因此决定新选型一款4通道TVS。

LITTELFUSE公司是全球领先的电路保护供应商，为工程师提供广泛的电路保护方案。不仅拥有丰富的产品，还能够提供满足各项应用需求的先进技术。根据项目需要，我们选型了SP1001-04JTG。

SP1001系列的TVS符合AEC-Q101标准，达到车规级别应用。采用专有硅雪崩技术装配的齐纳二极管，保护每一路输入/输出引脚，功能强大的二极管可以在IEC61000-4-2国际标准规定的最高级别（4级，±8KV接触放电）安全地吸收反复性ESD放电，且性能不会下降。其非常低的负载电容也使其可以保护高速信号管脚，由于我们设备为专用设备，接口为USB1.1设计，8pF的负载电容完全符合要求。

性能参数也比较有优势：

每个I/O输入/输出的电容为8pF （TYP）

±15kV接触放电、±30kV空气放电的ESD保护、（4级、IEC61000-4-2）

EFT保护、IEC61000-4-4、40A （5/50ns）

电压5V时的（最大）低泄漏电流为0.5μA

小型封装可节省面板空间

雷击保护、IEC61000-4-5、2A（8/20µs）

该项目USB部分的电路原理如下图所示：

图1 原理图

图中USB接口的VBUS、D-、D+、ID分别与SP1001-04JTG的1、3、4、5引脚连接。因为设备机壳是塑料的，所以需要将USB接口的金属外壳通过R1和C1连接至GND。这是一个对地阻容网络，一是可以将引入到外壳的噪声滤除，而不影响信号地；二是使板子上电流是流入内部的信号地，而不是流到外壳，提高EMI的滤波和抗ESD性能。

最终实物板图如下：

图2 电路板图

Layout时应格外注意，静电防护芯片应靠近USB接口放置，USB金属外壳应单独铺铜。

经测试验证，4通道TVS SP1001-04JTG的性能优异，保证设备稳定运行。该产品世强有代理，采购方便，周期短，成本低。

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