USB 3.0提供更高的傳輸率、提高了最大總線功率和設(shè)備電流、提供全新的電源管理功能以及向下兼容USB2.0的新型電纜和連接器。USB 3.0規(guī)定單一負載的工作電流，由USB2.0規(guī)定的100mA提升為150mA。一臺電子設(shè)備最多可以驅(qū)動6臺裝置(標(biāo)準(zhǔn)連接器和微型連接器每端口最高900mA)。此外，與USB2.0集線器可以通過總線供電不同，USB 3.0將不會提供這中選擇，而只能通過自有電源供電。由于需要一個插孔端口對USB 3.0集線器應(yīng)用中的所有連接器供電。USB 3.0的電流傳輸能力的提高，對電路保護方案也提出了新的要求。

圖1：電路保護器件的電容是關(guān)鍵。

“USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)保護方案必須支持每端口最小900mA的電流，過電流保護必須滿足發(fā)生故障時在60s內(nèi)將故障電流限制在5A以下。” 泰科電子上海瑞侃電路保護部應(yīng)用工程經(jīng)理董湧表示。

除了電流保護，還有一個電壓降的問題，董湧指出。為保證下游器件能夠很好的工作，經(jīng)過PTC器件后的允許電壓降為0.3V，考慮到布線需要0.2V壓降裕量，允許PTC器件上壓降則僅為0.1V。

USB 3.0標(biāo)志規(guī)定了壓降裕量。根據(jù) USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)稱5V +/- 5%電壓(主機或集線器)，即從 4.75V 到 5.25V；集線器接口或根端口的所獲得電壓應(yīng)該滿足4.45V到5.25V；可插拔電纜所允許的最大壓降為171mV (在A-series 插頭與 B-series 插頭之間Vbus上的最大壓降)；低功率和高功率設(shè)備必須在最低4V電壓下可以正常工作；最大電流為0.9A；所有相互配合的連接器所允許的最大壓降為27mV；在瞬時狀態(tài)下主機或集線器為設(shè)備提供的電壓可以降低到 3.67V。

除此之外，USB 3.0的過電壓保護也非常重要。“雖然主要的手機OEM廠商都有內(nèi)部關(guān)于USB輸入口的過壓保護要求，以保證USB輸入端口可以承受16V到24V的電壓，但內(nèi)部測試表明，帶電熱插拔時所引起的瞬態(tài)脈沖，盡管非常短仍然會超過上述的16-24V電壓。我們建議在所有USB設(shè)備電源輸入端口進行過壓保護。” 董湧表示。

圖2：泰科電子上海電路保護實驗室。

他指出，USB 3.0對于過壓保護的要求相對于 USB2.0沒有任何變化，不會影響所推薦用于USB端口的過壓、ESD保護元件的型號。

過壓瞬態(tài)往往是ESD造成的，電源總線和數(shù)據(jù)總線上都可能出現(xiàn)?，F(xiàn)有USB 2.0協(xié)議支持最高480Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，而USB 3.0規(guī)范支持的數(shù)據(jù)傳輸速率高達5Gbps，因此USB 3.0的數(shù)據(jù)線上需要具有快速鉗位和恢復(fù)響應(yīng)的極低電容ESD器件。

針對USB 3.0的ESD保護電路，董湧指出了三個主要的考慮因素：一是為滿足要高速度/電容要求，USB 3.0的接口需要比USB 2.0電容更低的ESD保護，必須小于才采用1pF的ESD元件，增加極低電容PESD器件可以減小插入損耗；二是動作電壓的選用要與被保護IC芯片的ESD承受能力配合起來，還要考慮回路阻抗；三是滿足空間要求，采用更小尺寸的保護元件，靈活布局。

與多數(shù)傳統(tǒng)MLV(多層變阻器)或TVS(瞬態(tài)電壓抑制)二極管技術(shù)相比，泰科電子瑞侃電路保護部的PESD器件具有更低的電容，而其低觸發(fā)電壓和低鉗位電壓也有助于保護敏感電子元件。該器件適用于USB2.0的高速D+和D-信號線和USB 3.0的SuperSpeed信號線。

迄今為止，泰科電子瑞侃電路保護部已交付數(shù)十億的電路保護產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各類電子設(shè)備，包括電信和網(wǎng)絡(luò)、計算機和多媒體、電池、便攜電子產(chǎn)品、工業(yè)、汽車業(yè)、家用電器和中央空調(diào)等，其下產(chǎn)品品牌包括PolySwitch、miniSMD、SiBar、2Pro、PolyZen。

為幫助客戶解決具體的設(shè)計問題，泰科提供強大的技術(shù)支持團隊，并支持免費為客戶測試評估方案，與幫助客戶找到更合適的電路解決方案。“我們在上海設(shè)有一個電路保護實驗室，幫助客戶進行各種電路保護測試。”董湧介紹道。

泰科電子上海電路保護實驗室位于泰科電子上海科技園南區(qū)。自1995年成立以來，已發(fā)展成為一個具有測試、設(shè)計、研發(fā)等多種功能的完善系統(tǒng)?，F(xiàn)今，電路保護實驗室擁有辦公用地300多平方米，技術(shù)和試驗人員超過30個，符合各類標(biāo)準(zhǔn)的實驗設(shè)備近200臺。實驗室嚴(yán)格依照企業(yè)要求，按國際先進管理模式運行，陸續(xù)通過ISO9001、ISO14001、TS16949等多類審核。作為國際領(lǐng)先企業(yè)的一分子，電路保護實驗室將以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，秉承精益求精的精神，高效率地為相關(guān)客戶提供符合ITUK.20、ITUK.21、GR1089、TIA968、UL60950、ISO7637以及客戶自定義的各類測試。根據(jù)測試結(jié)果，電路保護實驗室免費為客戶提供完善的電路保護解決方案，并提供詳細數(shù)據(jù)和報告，致力于在產(chǎn)品銷售流程中為客戶提供全面的技術(shù)服務(wù)。

作者：Ellie Zhang，《電子系統(tǒng)設(shè)計》