USB连接器USB 3.1与USB Type-C的介绍

通用串行总线（USB）是20世纪90年代中期开发的标准，用于标准化计算机和外围设备之间的连接，以便进行通信和提供电力。它取代了各种早期接口，如串行/并行端口，PS/2和便携式设备的独立充电器。

有三种连接器尺寸 - 标准型，迷你型和微型，型号“A” ，“B”，“AB”连接器和相应的插座，以及表1中总结的五种数据传输模式：

USB类型吞吐量方向总电容引脚数1.X 1.5 Mbit/s（低速）

12 Mbit/s（全速）半双工;不可逆《30pF 4 2.0 480 Mbit/s（高速）半双工;不可逆《10pF 4-5 3.0 5 Gbit/s（SuperSpeed）全双工;不可逆《1pF 9 3.1/Gen2 10 Gbit/s（SuperSpeed +）全双工;不可逆《0.1~0.5pF 9 Type-C 10 Gbit/s（SuperSpeed +）全双工;可逆《0.1pF 24

表1：USB数据传输模式。

USB 3.1/Gen 2基本上是USB 3.0，速度加倍，达到10 Gbit/s。它是全双工的，不可逆，因此连接器和插座必须以正确的方向对齐才能插入。它的总电容为0.1~0.5 pF。

USB Type-C为10 Gbit/s且可逆（类似于Apple的Lightning），具有对称的24针脚，因此连接器将连接到第一个插座上尝试。附加引脚允许使用C型电缆支持数据协议，如DisplayPort 1.3，PCI Express和Base-t以太网。图1显示了USB Type-C电缆的引脚图。

USB Type-C的连接器和插座尺寸较小（类似于Lightning和Micro-USB），更耐用，可承受10，000次插拔。该电缆支持高达100 W的USB供电模式，可以更快地为智能手机和平板电脑充电。目前可容纳USB Type-C线缆的设备包括Apple的2015 MacBook，Google的Chromebook Pixel，诺基亚的N1平板电脑，OnePlus 2和Le Superphone等智能手机，以及LaCie和SanDisk的移动存储设备。

图1：USB Type-C引脚图。

Comchip有许多低电容ESD浪涌抑制器，用于USB端口保护。 USB 3.0的推荐部件列于表2中，建议的PCB布局如图2和图3所示.USB 3.1的建议部件和布局如图4和图5所示.C型的推荐部件列于表3和表3中。建议的流通PCB布局如图6所示。

USB 2.0 D +，D-（USB 2.0和3.0数据线组合成一个）

部件号VRWM IR（Max）VC Cj ESD（接触）封装CPDQR5V0USP-HF 5 V1μA13V 0.6 pF±8 KV 0402

1-Line/Uni CPDQ5V0USP-HF 5 V1μA13V 0.6 pF±8 KV 0402

1-Line/Uni CPDQC5V0USP-HF 5 V1μA13V 0.6 pF±8 KV 0402C

1-Line/Uni CPDU5V0USP-HF 5 V1μA9.8V 0.5 pF±10 KV 0603

1-Line/Uni CPDUC5V0USP-HF 5 V1μA9.8V 0.5 pF±10 KV 0603C

1-Line/Uni CPDT-5V0UP-HF 5 V1μA12V 0.6 pF±10 KV SOT-23

2-Line/Uni

USB 3.0 Tx，Rx

部件号VRWM IR（最大值）VC Cj ESD（接触）封装CPDQC5V0CSP-HF 5 V 100 A 15 V 0.3 pF±8 KV 0402C

1-Line/Bi CPDQC5V0USP-IPHF 5 V 100 nA 12 V 0.3 pF±10 KV 0402C

1线/Uni CPDA10R5V0P-HF 5 V 50 nA 9 V 0.25 pF±18 KV DFN10P

4线/Uni

VBUS 5V

部件号VRWM IR（最大值）VC Cj ESD（联系方式）封装CPDQC5V0R-HF 5 V 90 nA 8 V 24 pF±30 KV 0402C

1-Line/Bi CPDUR5V0R-HF 5 V 90 nA 8 V 24 pF±30 KV 0603

1-Line/Bi CPDUC5V0R-HF 5 V 90 nA 8 V 24 pF±30 KV 0603C

1-Line/Bi CPDQR5V0HE-HF 5 V1μA11V 15 pF±30 KV 0402

1-Line/Bi CPDQC5V0HE-HF 5 V1μA 11 V 15 pF±30 KV 0402C

1-Line/Bi CPDUR5V0HE-HF 5 V1μA11V 15 pF±30 KV 0603

1-Line/Bi

表2：USB 3.0的推荐部件。

图2：USB 3.0建议使用三个组件的PCB布局图。

图3：USB 3.0建议使用两个组件的PCB布局图。

USB 3.1 A型具有与USB 3.0 A类似的ESD要求，所以建议的PCB布局是相同的，除了建议使用更低电容的ESD元件。建议的USB 3.1 PCB布局如图4和图5所示。

图4：USB 3.1建议使用三个组件的PCB布局图。

图5：USB 3.1建议使用两个组件的PCB布局图。

USB Type-C具有10 Gbit/s吞吐量，因此ESD考虑到额外电容和电感对高速差分对的潜在影响，保护至关重要。由于可逆连接器设计，USB Type-C具有更高的ESD保护要求。

在这种情况下，Comchip DFN10P封装的流通设计通过将封装置于高端来简化PCB布局高速差分对，避免复杂的过孔或环路，节省PCB空间。 USB Type-C的推荐部件列于表3中，建议的PCB布局如图6所示。

部件号VRWM IR（最大）VC Cj ESD（接触）封装CPDA10R5V0P-HF 5 V 50 nA 11 V 0.25 pF±14 KV DFN10P

4线/Bi CPDA10R5V0SP-HF 5 V 50 nA 12 V 0.15 pF±14 KV DFN10P

4线/Bi

表3：USB型推荐部件 - C。

图6：USB Type-C建议采用流通设计的PCB布局图。