USB端口(通用串行總線)的規范提供一個平臺，允許在一個主機上的一個USB端口支持127個USB外設接入。USB也允許在低功耗情況下主機板遠程為這些附件供電包括活動光源、手機充電器和便攜式備份驅動器，而不需要它們自己的電源。USB 1.1接口可以提供12Mbps的傳輸速率，最新USB2.0高速接口可以提供480Mbps的高速傳輸速率。USB2.0可以提供A插頭到主機的連接和B插頭到外設的連接接入，對于許多便攜式設備，如果太大的話還通常使用迷你A插頭和B插頭。

最新的USB OTG (On The Go)接口允許外設裝置（如PDA，數碼相機，移動電話互相通訊）之間相互通信。例如，USB OTG接口允許數碼相機直接發送文件到打印機而不需連接計算機。有USB OTG接口的設備即可以作為主機，也可以作為外設，并且可以通過USB OTG接口在兩種設備之間變換。擁有USB OTG接口的設備有較小的接頭插座，這樣的連接可以使用迷你A插頭或者B插頭，被稱作迷你AB插座。

圖1 USB接口的保護

IEEE 1394 (Firewire，i.Link)接口

IEEE公布了一個串性行總線標準：IEEE 1394A支持400Mbps傳輸速率，而IEEE 1394B支持800Mbps傳輸速率，這些標準支持同步傳輸保證每秒的比特率正確，這是十分重要的，因為對于流動的視頻信號（實時）需要高速視頻傳輸。IEEE 1394一個端口支持63個外部設備，IEEE 1394在設計上與USB略有不同，它使用兩對雙絞線通訊而不是一對雙絞線。電纜被分別隔離開來，一對用于數據發送另一對用于數據接收。電纜的屏蔽和隔離有助于減少外部接口引起的數據比特錯誤。驅動器可以通過電纜反向接收而獲得。端口要端接一個適配電阻提供一個正確的線路終端（在圖2中終端電阻沒有被表示出來）。

遠程供電方式允許從主機板獲得最大45W的功耗，最大支持1.5A電流和40V電壓。當對PDA和數碼相機提供遠程供電時，需要對大電流提供過流保護。

圖2 IEEE 1394接口的保護

電源線路的過流保護

正溫度系數（PTC）熱敏電阻的電阻值隨著溫度的增加而增大，溫度的增加是由于其熱效應(I2R)，電阻的增大相當于電路被斷開，開路電阻（動作電阻）比一般電阻要高得多。保持電流IHOLD指PTC熱敏電阻在最大電壓（Vmax）情況下不斷開（動作）時的最小電流，這個參數通常是室溫下的額定值。環境溫度的增加引起動作電流的減小，這在設計階段就被考慮到了。

在保持電流IHOLD 和動作電流ITRIP電流之間的任何階段，PTC熱敏電阻均可以進行高阻狀態，這主要取決于PTC熱敏電阻本身的阻值。PTC熱敏電阻將在一個低的動作電流下保持動作狀態，一直保持到電流下降到低于保持電流IHOLD值為止。由于提整個封裝內的溫度劇增，保持電流變得很低，這時可能需要手動復位。當PTC熱敏電阻冷卻下來以后，電阻值回到額定值。因為PTC熱敏電阻的動作取決于電流，而動作時間和電流是有關系的。低故障電流值接近于動作電流值顯示出很長的延遲時間，這一點也應該在設計階段考慮近來。

USB接口電源線路的過流保護

USB 2.0接口主機端（臺式PC和筆記本計算機）可以提供500mA的電流源，外部橋接器每端口限定于100mA，每個橋接器最小4端口。端口的額定電壓為5V，需要過流保護。USB OTG外設被設計成可以負擔有限的主機而且能發送和接受能源。在這樣的裝置中，如果端口的電流大于100mA，電壓則需要在4.75V 和5.25V之間調節，這樣可以保證USB 2.0接口對于電源裝置的技術規格要求的反向兼容性。

USB 2.0的過流保護這一需求可以考慮使用高分子聚合物正溫度系數熱敏（PPTC）電阻。例如柏恩推出的Multifuse MF-NSMF075電阻在23℃時保持電流IHOLD能夠達到750mA，但是60℃時保持電流IHOLD下降到520mA，如果需要較高的保持電流，MF-NSMF110能在60℃達到800mA并且設計中預留了一定的安全余量。動作電流兩倍于保持電流，PTC熱敏電阻在動作電流下將保持動作（斷開）狀態。

舉例來說：MF-NSMF050在1A負載電流時開關時間大約3秒而2A時大約1.5秒。較低的電阻MF-NSMF07在2A負載時動作（斷開）需要大約1秒。

圖3 柏恩公司MF-NSMF075電阻的動作時間曲線

在由于接通電源或帶電熱插拔而產生大啟動電流（浪涌電流）時，動作時間曲線甚至于可以幫助設計師，確保PTC電阻不動作。直流電源也應該支持由于動作時間持續時的短路電流。此外，PTC電阻還將影響USB設備的負載調節。設備的負載調節在電源裝置最大負載條件下將下降到4.75V。最大的串聯電阻，包括直流電源的虛電阻（fictive resistance）應該小于0.5Ω。最大USB線長度為5米，電阻是190mΩ。在布線時，每毫米2mΩ的軌道電阻可以與PTC熱敏電阻的阻值一同考慮，但是這通常可以忽略不計。PTC熱敏電阻可能需要減小，以適應調節的要求，但這將使電源裝置在故障情況下處于負載過重的情況。

圖4 MF-NSMF050/075/110/150的特性參數

IEEE 1394電源線的過壓保護

現今大多數外設都采用1394接口而不支持遠程供電，有些設備制造商還提供沒有電源線的電纜，然而PDA產品比如IPAD仍然利用這一特點與主機相連。1394接口比USB 2.0有較高的能量密度，因此PTC熱敏電阻的情況是有所不同的，要求PTC熱敏電阻的最大電壓承受至少為33V，動作電流不低于1.5A。Bourns的Multifuse MF-SMDF150/33熱敏電阻在環境溫度下有1.5A的保持電流，可以限制短路電流對電源的壓力。MF-SMDF150/33在2A故障電流時有120秒的動作時間，而在高達5A的浪涌電流時有7秒的動作時間來阻斷。其封裝高度為1.09mm，尺寸為2018，適用于小型消費電子產品。

圖5 MF-SMDF150/33、MF-SM150/33、MF-SM185/33的特性參數

ESD（防靜電釋放）過壓保護

選擇過壓保護的關鍵是考慮設備的保護對象。集成電路在線路板上一般能抵抗額定值為1-2KV的電壓沖擊，IEC 61000-4.2規范詳細說明人體高達8KV的靜電釋放可能作用在便攜設備上。基于一級標準（Level 1 specification）的IC保護是第二種保護方案，其中的主保護器用以防止8KV電壓的沖擊。ESD保護器有反應時間，這和它在高dVdT (8kV/ns)測試情況下保護器的過沖有關。因此確保IC和電路在峰值電壓下被保護是十分重要的。有些觀點認為應該增加有關接觸和空氣放電方面的規范，因為人體模型在強靜電環境中能夠達到25KV的靜電電壓。

多數普通的ESD保護方法是用小型硅基齊納二極管或者多層變阻器作為第一水平的抵抗ESD保護。因此了解保護器能承受的功率密度來提供一個可靠的解決方案是非常重要的。多層變阻器有極限電壓，在高初始電阻時（對于CG0603MLC系列阻值為120MΩ），電壓增加而電阻減小，引起通過設備的電流增加。這避免了當保護器耗散掉能量時在電路中的過壓干擾。一旦有電干擾消除，多層變阻器將回到高阻不工作狀態。

數據線的過壓保護

保護器的電容對于高比特率的數據傳輸線是一個問題。串聯電阻和負載電容可以起到初級濾波作用，減慢波形上升和下降。減小串聯電阻有助于帶寬和銅損耗，但減小有效電容則影響是較大的。柏恩的ChipGuard CG0603MLC-xxE系列多層變阻器能夠提供0.5PF這樣極低的電容，而泄漏電流幾乎可以忽略不計。CG0603MLC對480Mbps傳輸速率的信號影響很小，而且在1Gbps甚至更高速率也可以考慮使用。對于通訊應用可達480Mbps速率，低成本的CG0603MLD-xxE系列可以考慮5PF的電容。

電源線的過壓保護

電源裝置通常不受靜電釋放環境的影響，這是因為使用了無源器件如電容和電感而不受靜電影響。通常使用鐵素體增加串聯電感來限制快速脈沖的影響，這樣可以有效的保護。過壓保護解決方案還是能減小對組件的沖擊。0603封裝較之0402更能支持高能量密度，因此被推薦用于電源線的保護以抵抗ESD。CG0603MLA-14KE最大工作電壓為14V，使它能適用于USB接口的電源線路保護。還可考慮在數據和電源端口之間使用一個保護器如CG0603MLD-12E或CG0603MLC-12E。

IEEE 1394應用需要較高的電壓穩定以確保工作時不發生波動。柏恩的ChipGuard產品通常不支持高于18V的工作，因此可以考慮在這些應用中使用400W的CD214A-Txx齊納二極管穩壓器。

布線考慮

由于瞬變（transient）影響USB控制器的電源裝置的輸入和輸出，且瞬變發生在電源線和系統地線之間，因此，變阻器要放在兩個連接終端之間并且要靠近外部連接設備。大多數便攜式設備只有一個系統級地線，以避免過壓保護的過剩能量。這使整個系統只受回路電流的影響，并且由于PCB布線電感的影響，還可能引起反饋。

圖6 為了防止瞬間突變的影響，可變電阻器要放在兩個連接終端之間，并且要靠近外部設備

PCB布線時的感抗由下列公式定義：
XL = 2πFL
其中，高頻信號（人體ESD靜電釋放時間低于1nS）將有效的增加導帶電阻，使跨接電壓增大，并可能產生瞬變電流。感抗也有好的一面，有助于減少ESD對元件的損傷。在ESD情況下，CG0603MLC-12E可以有最大絕對值為200V的峰值沖擊電壓。由于安裝了保護器，這個沖擊被極大的降低了，就好像遠離IC一樣，圖6的突出顯示了兩部分之間提供了額外的串聯感抗。CG0603MLC-05E有典型的30V的鉗位電壓（對于測量來說有30ns的延遲時間），設計用于較低的過應力環境。高電壓（6KV或更高）輸入到PCB板上會引起附近的線路間打火，因此過壓保護器將安放于靠近連接器的地方。柏恩的ChipGuard多層變阻器被放在靠近通訊線路，理想狀態下，其過壓保護焊盤應該集成進通訊線。將保護器和通訊線互連就會引入額外感抗。由于與可變電阻器處于串聯形式，線路電感是布線方面的一個障礙，并越來越多的影響著設備的原始過沖。IC制造商反對在IC和連接器之間出現長線路，因為這對性能是有害的。因此，問題的關鍵就是選擇一個具有低的過沖和鉗位電壓的高質量ESD保護器。

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