USB3.1 Gen2 Type C 应用的ESD最佳解决方案

        近年来，许多电子产品讲求轻薄短小的设计，让原本广泛被使用的Type A连接器，转换成Type C的连接器。 Type C 拥有对称性的结构，所以能做到正反插接皆可以使用的小尺寸接头。总共有24根引脚(图1)，分别对称于接头的上下两边。此外，Type C 在充电时最高可以支持100W的功率，足以供电给大尺寸的笔电，对于充电速度大有提升。同时Type C 也可以支持双向充电，不单单只是Type C传输线帮手机充电，还可以透过传输线用手机帮其他装置充电。至于传输速度， 为了符合现在的传输要求以节省时间，Type C传输速度比USB2.0，甚至是USB3.1 Gen1都来的快速，最高速率可以达到10Gbps，而在VBUS上最高电压值为20V，让除了5V的产品可以应用外，也使许多电压较高的终端产品可以直接使用，提升了生活的品质与便利性。

图1 USB Type C Receptacle Interface

        由於现在的制程越来越先进，导致对静电放电的防护越来越薄弱，也因为静电放电的防护与面积成正比，使得现在的人越来越重视静电放电的问题。随着现在的消费者使用方式和习惯的改变，一台笔电可以同时充电并且接上U盘、外接硬盘…等，在笔电正常运作的状态下，这种随插即用，随拔即关，很容易造成热插抜(Hot plug)的现象。      

        在热插抜中，由于接口端的讯号线已经带电(线材会透过摩擦导致在其内部累积带电的能量)，并且在接触电子产品时，会瞬间放出大能量。这种现象为静电放电效应(Electro Static Discharge，ESD)或是电性过度应力(Electrical Over Stress，EOS)，会造成电子系统工作异常，USB连接器毁坏，甚至死机。因此造成此种成本较为高的破坏现象，所以现在许多的电子产品会特别针对热插抜要求较为严苛的静电防护测试做为测试标准，其中就以直接对讯号线(Pin-Direct Injection)进行静电放电的测试最为严谨，此方法用来仿真系统在客户端使用时会受到静电放电的情况。只要设计时在USB端口加入适當的ESD/EOS的防护器件，既可以在事前做好防护的工作，避免后端产品损坏或死机，导致损耗成本较高；也可以使客退问题减少，提升了公司品牌的形象。         

        晶焱科技有先进的静电放电防护设计技术，特别针对Type C的防护需求，開发出AZ176S-04F的静电放电防护器件。AZ176S-04F本身接脚的寄生电容为0.29pF，同时能够承受IEC61000-4-2系统等级直接模式14kV的静电放电冲击，不会造成任何传输速度及损毁的现象。最为重要的是，AZ176S-04F拥有极低的箝制电压，能够有效的避免系统产品在静电放电测试时发生传输数据错误、当机的情况。在IEC61000-4-2接触模式8kV的静电放电冲击下(等效TLP电流约为16A)，箝制电压仅有4.3V。此外，AZ176S-04F利用直线式(Feed through)来保护线路，有缩小PCB的面积及降低Layout复杂度的优点。图2为AZ176S-04F的接线方式。

图2 为AZ176S-04F的接线方式

        目前AZ176S-04F和AZ1023-04F皆为晶焱科技在Type C新的产品，拥有低电容、低箝制电压、最佳layout设计等特点，并且皆为DFN2510的多通道封装，可以依照客户需求去做选用。甚至在市面上还没普及化的USB3.2都可以用来当作静电放电防护的器件。晶焱科技将积极利用半导体制程技术开发符合市面上多种应用产品，让客户在最低的成本之下，达到最高的效能，并且持续发展更先进的防护设计技术来满足更新的市场需求。

图3 晶焱科技在USB3.1 Gen2 Type C新产品