ESD-Schutz für USB4-Schnittstellen

ANALOGTECHNIK

Zwei Schutzbausteine gegen elektrostatische Entladung (ESD) hat Nexperia für den Einsatz mit Retimern und Redrivern auf schnellen Datenleitungen optimiert. Der Baustein PESD2V8Y1BSF schützt USB4-/Thunderbolt-Schnittstellen; die Komponente PESD4V0Y1BCSF schützt USB4 sowie HDMI 2.1.



Die Bausteine basieren auf der TrEOS-Technologie von Nexperia, die eine niedrige Klemmspannung mit geringer Kapazität und hoher Robustheit kombiniert. Retimer und Redriver kommen in schnellen USB4-Schnittstellen zum Einsatz. Das führt jedoch zu kürzeren Leiterbahnen auf der Platine, was die parasitäre Induktivität zwischen ESD-Schutz und System reduziert. So kommt es unbeabsichtigt zu weniger ESD-Robustheit auf Systemebene.


Die Lösung 

Der PESD2V8Y1BSF und PESD4V0Y1BCSF bieten niedrige vfTLP-Spitzenklemmspannungen (very fast Transmission Line Pulse), die niedriger sind als bei USB4-Schutzbausteinen ohne sichtbare Triggerspannung in der Standard-I(U)-TLP-Kurve. Dies trägt dazu bei, die geringere Induktivität zwischen Schutzbaustein und Retimer zu kompensieren, was die ESD-Robustheit auf Systemebene insgesamt erhöht. Um knappe Budgets für Einfüge- und Rückflussdämpfungsverluste einzuhalten, sind die Schutzbausteine auf eine niedrige Einfügungsdämpfung (-0,29dB bei 10GHz) und Rückflussdämpfung (-20,6dB bei 10GHz) ausgelegt. Im Gegensatz zu anderen Lösungen nimmt die Kapazität nicht mit der Betriebsspannung zu und bietet die volle Hochfrequenz-Leistungsfähigkeit bis zur maximalen Betriebsspannung.

Die Bausteine bieten Designflexibilität, da sie unmittelbar hinter der Gerätebuchse positioniert werden können. Das schützt auch die AC-Koppelkapazität. Darüber hinaus wird der größte Teil der Leitungsinduktivität zwischen ESD-Schutz und geschütztem Bauteil platziert, um die ESD-Performance des Systems zu optimieren.


Um Abwärtskompatibilität ...

zu älteren Schnittstellenstandards wie USB3.2 zu wahren, die über USB-C angeschlossen werden, verfügt der PESD2V8Y1BSF über eine maximale Arbeitsspannung (VRWM; Reverse Working Maximum Voltage) von 2,8V; während der PESD4V0Y1BCSF eine VRWM von 4V aufweist und damit auch für HDMI 2.1 geeignet ist. Die HF-Leistungsfähigkeit der TrEOS-Technik beider Schutzbausteine verschlechtert sich laut Anbieter nicht über den Betriebsspannungsbereich. Neben USB4 und HDMI 2.1 können beide Bausteine auch zum Schutz von PCIe- oder DisplayPort-Schnittstellen verwendet werden.

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