USB接口静电整改案例分享（二）——交换机USB接口

USB接口静电整改案例分享（二）——交换机USB接口

一、摘要

USB是通用串行总线的缩写，是一种串口总线的标准，也是一种输入输出接口的技术规范。USB接口可以用来连接各种设备，从而实现计算机与外部设备之间的数据传输，已经成为现今计算机设备之间连接的主要接口。但因USB接口裸露的金属座子及对外通讯的信号PIN脚，容易受到ESD脉冲、插拔尖峰脉冲电压等快速瞬变的影响，可能会损坏主机或外设收发器的精密内部电路，会对数据的传输造成影响，所以通过静电整改增强USB接口的静电防护能力极为重要。

静电是生活中常见的问题，静电放电有可能会影响设备的使用。我们以湖南静芯静电整改的一个交换机为案例，分析USB接口在静电防护方面可能遇到的问题。

二、问题描述

该产品需要通过的测试条件为IEC61000-4-2 :2008接触放电测试±8KV，空气放电±12KV。产品通过HDMI接口连接显示屏，可通过屏幕变化显示系统状态。在进行静电测试过程中，我们发现用静电枪打USB接口附近时容易出现花屏和无信号现象，且需要人为重启才能恢复正常，说明USB接口附近的静电防护能力较弱。

三、整改过程

根据该产品电路图进行分析，我们发现该USB接口已经使用了合适的静电防护器件，拥有一定的防护能力，仍然出现静电放电导致产品运行出问题的原因可能是在打静电时影响了5V电源。

在静电测试过程中，尖峰电压有可能直接通过5V0电源引脚，由于电源引脚附近没有保护器件，高电压能量无法快速泄放到地，则会影响系统的供电部分，导致产品运行出问题。建议在USB接口的供电部分增加一颗ESD器件，限制打静电过程中产生的尖峰电压。

我们在电容C101上并联了一颗湖南静芯的ESD防护器件SENC3D5V1BD，其电气特性表如下表2所示，该器件工作电压为5V，钳位电压为10V，结电容为44Pf,封装为SOD-323。由实际测试结果可知，替换后产品性能显著提升，用静电枪打USB接口附近的测试结果如下表1所示。

IEC空气放电，测试电压+12kV，测试次数10次
测试序号	整改前测试结果	测试序号	整改后测试结果
1	出现红色花屏	1	正常
2	出现红色花屏	2	正常
3	出现画面模糊	3	正常
IEC空气放电，测试电压-12kV，测试次数10次
测试序号	整改前测试结果	测试序号	整改后测试结果
1	出现红蓝色花屏	1	正常
2	出现无信号黑屏	2	正常
3	出现红色花屏	3	正常
IEC接触放电，测试电压+8kV，测试次数10次
测试序号	整改前测试结果	测试序号	整改后测试结果
1	出现屏幕绿线	1	正常
2	出现无信号黑屏	2	正常
3	出现红蓝色花屏	3	正常
IEC接触放电，测试电压-8kV，测试次数10次
测试序号	整改前测试结果	测试序号	整改后测试结果
1	出现红色花屏	1	正常
2	出现红蓝色花屏	2	正常
3	出现无信号黑屏	3	正常

表1 测试结果对比表

Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Reverse Stand-off Voltage	VRWM				5.0	V
Reverse Breakdown Voltage	VBR	IT=1mA	5.5			V
Reverse Leakage Current	IR	VRWM=5V			1.0	uA
Clamping Voltage	VC	IPP=1A; tp=8/20us		7.0	8.0	V
Clamping Voltage	VC	IPP=25A; tp=8/20us		10.0	12.0	V
Junction Capacitance	CJ	I/O to GND; VR=0V; f=1MHz		44	50	pF

表2 SENC3D5V1BD电气特性表

通过上述整改措施，我们成功帮助客户解决了USB接口附近的静电防护问题，确保了设备的稳定运行。湖南静芯作为专业的静电防护方案提供商，期待与您分享更多实战案例与解决方案。

审核编辑 黄宇