USB硬盘驱动电路保护方案

　　在USB主机端口之外的短路情形中，过流保护设备限制USB设备可以从USB主机端口吸取的电流总量。同时，过流保护必须满足USB设备达到要求的工作电流极限(USB2.0和USB3.0的电流极限分别为500mA和950mA)。在设计USB端口保护时，保护器件也不得限制连接设备的输入功率要求。

　　USB3.0标准大大提高了可以流向USB连接设备的能量总量——额定电流至少达到1.5A。大电流应用，如USBHDD设备，需要更加可靠和稳健的电路保护，防止因过压和过流情况而受损。

　　在为USB供电选择适当的过流器件时，设计人员必须考虑连接该应用时的启动涌人电流和供电电压等情况。器件选择不当会导致电压下降或误保护；而且，在采用熔断器（熔丝）保护的情况下，会造成永久开路。满足USB安全要求的一种流行办法是使用聚合物正温度系数(PPTC)过流保护器件。主机，设备USB应用中PPTC器件的主要好处是能减小涌入电流导致误保护的可能性。

　　为保证PPTC器件功能正常，设计的功率传输线路（布线）应该能够输送该保护器件电流的两倍，使得线路（布线）本身不会成为熔丝。下图表示一个PPTC器件在电路中的布置，它应该位于电源与旁路电容器之间。将保护器件置于USB端口与旁路电容器之间的确可以增加更多等效串联电阻(ESR)并限制过流保护器件的效果。

　　注：端口数量增加，提高了PolySwitch器件的能量吸收能力要求。

　　二、过压保护
　　
　　各种故障情况都有可能造成过压事件，比如用户错误、使用调压不当的第三方电源、热断开（热拔）事件以及EMI(电磁干扰)等。接口和充电系统也会产生负电压，导致未加以保护的周边设备受损。

　　将过压保护器件，如将PolyZen——聚合物保护齐纳二极管置于所有USB供电设备的电源输入上，特别是置于VBUS端口上，可以防止这些设备因过压事件受损。图2表示PolyZen器件在一种USB HDD设计中所处的位置。为了对与数据总线上ESD相关的瞬态加以保护，聚合物ESD(PESD)和硅ESD(SESD)器件可以防范高达15kV接触模式的ESD瞬态造成的损害。

　　三．ESD问题
　　
　　为了达到并通过USB端口保护的EMI要求，共模电感可以提供所需的噪音抑制。PESD和SESD器件常常用于提供稳健、可靠的ESD抑制。在结合共模电感使用PESD和SESD元件时，ESD器件的适当位置是在共模电感与USB连接器数据引脚之间的数据线上（下图）。

　　四．协同保护方案
　　
　　可使用一种协同保护机制增强USB应用中队过流、过压和ESD瞬态的保护。下图a，下图d表示针对USB2.0，USB 3.0以及Powered-B连接器设计推荐的电路保护器件。

　　五、推荐器件
　　
　　PolySwitch过流保护器件可以帮助设计人员满足最新USB3.0或前USB2.0规范的大电流要求，并提供一种简单、节省空间的限流方案。

　　PESD和SESD器件提供了告诉数据传输应用需要的低电容(一般为0.2pF)，而且具有电子行业最普遍的形状系数。PolyZen器件有助于防止因使用不恰当的电源、电压瞬态以及其他用户失误而造成的受损。

　　这种器件一方面提供给设计人员简单的传统钳位二极管特性，另一方面又避免了传统齐纳管在长时间过压情况下对大量散热的需要。　　

　　建议以下器件用于ESD保护。

　　建议以下PolySwitch器件用于USB过流保护

　　如下表所示，建议将PolyZen过压保护器件放在所有USB供电设备上，特剐是放在VBUS端口上。

本文关键字：暂无联系方式保护电路，单元电路 - 保护电路