通用(yòng)串行總線(xiàn)(USB)是20世紀90年代中(zhōng)期開發的标準,用(yòng)于标準化計算機和外圍設備之間的連接,以便進行通信和提供電(diàn)力。它取代了各種早期接口,如串行/并行端口,PS/2和便攜式設備的獨立充電(diàn)器。
有(yǒu)三種連接器尺寸 - 标準型,迷你型和微型,型号“A” ,“B”,“AB”連接器和相應的插座,以及表1中(zhōng)總結的五種數據傳輸模式:
USB類型吞吐量方向總電(diàn)容引腳數1.X 1.5 Mbit/s(低速) 12 Mbit/s(全速)半雙工(gōng);不可(kě)逆《30pF 4 2.0 480 Mbit/s(高速)半雙工(gōng);不可(kě)逆《10pF 4-5 3.0 5 Gbit/s(SuperSpeed)全雙工(gōng);不可(kě)逆《1pF 9 3.1/Gen2 10 Gbit/s(SuperSpeed +)全雙工(gōng);不可(kě)逆《0.1~0.5pF 9 Type-C 10 Gbit/s(SuperSpeed +)全雙工(gōng);可(kě)逆《0.1pF 24
表1:USB數據傳輸模式。
USB 3.1/Gen 2基本上是USB 3.0,速度加倍,達到10 Gbit/s。它是全雙工(gōng)的,不可(kě)逆,因此連接器和插座必須以正确的方向對齊才能(néng)插入。它的總電(diàn)容為(wèi)0.1~0.5 pF。
USB Type-C為(wèi)10 Gbit/s且可(kě)逆(類似于Apple的Lightning),具(jù)有(yǒu)對稱的24針腳,因此連接器将連接到第一個插座上嘗試。附加引腳允許使用(yòng)C型電(diàn)纜支持數據協議,如DisplayPort 1.3,PCI Express和Base-t以太網。圖1顯示了USB Type-C電(diàn)纜的引腳圖。
USB Type-C的連接器和插座尺寸較小(xiǎo)(類似于Lightning和Micro-USB),更耐用(yòng),可(kě)承受10,000次插拔。該電(diàn)纜支持高達100 W的USB供電(diàn)模式,可(kě)以更快地為(wèi)智能(néng)手機和平闆電(diàn)腦充電(diàn)。目前可(kě)容納USB Type-C線(xiàn)纜的設備包括Apple的2015 MacBook,Google的Chromebook Pixel,諾基亞的N1平闆電(diàn)腦,OnePlus 2和Le Superphone等智能(néng)手機,以及LaCie和SanDisk的移動存儲設備。
圖1:USB Type-C引腳圖。
Comchip有(yǒu)許多(duō)低電(diàn)容ESD浪湧抑制器,用(yòng)于USB端口保護。 USB 3.0的推薦部件列于表2中(zhōng),建議的PCB布局如圖2和圖3所示.USB 3.1的建議部件和布局如圖4和圖5所示.C型的推薦部件列于表3和表3中(zhōng)。建議的流通PCB布局如圖6所示。
USB 2.0 D +,D-(USB 2.0和3.0數據線(xiàn)組合成一個)
部件号VRWM IR(Max)VC Cj ESD(接觸)封裝(zhuāng)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(接觸)封裝(zhuāng)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線(xiàn)/Uni CPDA10R5V0P-HF 5 V 50 nA 9 V 0.25 pF±18 KV DFN10P
4線(xiàn)/Uni
VBUS 5V
部件号VRWM IR(最大值)VC Cj ESD(聯系方式)封裝(zhuāng)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的推薦部件。
圖2:USB 3.0建議使用(yòng)三個組件的PCB布局圖。
圖3:USB 3.0建議使用(yòng)兩個組件的PCB布局圖。
USB 3.1 A型具(jù)有(yǒu)與USB 3.0 A類似的ESD要求,所以建議的PCB布局是相同的,除了建議使用(yòng)更低電(diàn)容的ESD元件。建議的USB 3.1 PCB布局如圖4和圖5所示。
圖4:USB 3.1建議使用(yòng)三個組件的PCB布局圖。
圖5:USB 3.1建議使用(yòng)兩個組件的PCB布局圖。
USB Type-C具(jù)有(yǒu)10 Gbit/s吞吐量,因此ESD考慮到額外電(diàn)容和電(diàn)感對高速差分(fēn)對的潛在影響,保護至關重要。由于可(kě)逆連接器設計,USB Type-C具(jù)有(yǒu)更高的ESD保護要求。
在這種情況下,Comchip DFN10P封裝(zhuāng)的流通設計通過将封裝(zhuāng)置于高端來簡化PCB布局高速差分(fēn)對,避免複雜的過孔或環路,節省PCB空間。 USB Type-C的推薦部件列于表3中(zhōng),建議的PCB布局如圖6所示。
部件号VRWM IR(最大)VC Cj ESD(接觸)封裝(zhuāng)CPDA10R5V0P-HF 5 V 50 nA 11 V 0.25 pF±14 KV DFN10P
4線(xiàn)/Bi CPDA10R5V0SP-HF 5 V 50 nA 12 V 0.15 pF±14 KV DFN10P
4線(xiàn)/Bi
表3:USB型推薦部件 - C。
圖6:USB Type-C建議采用(yòng)流通設計的PCB布局圖。