Semtech USB 2.0 インターフェイスデバイス向けESD保護

ESDとは、ユーザーがUSBデバイスを抜き差しする際に発生する可能性がある、ホストと周辺機器の間の静電気エネルギーの移動のことです。この抜き差し動作により、数万ボルトのしきい値に達するESD事象が引き起こされる可能性があります。ESDは、ホストまたは周辺機器のトランシーバの繊細な内部回路を損傷する可能性があります。USBポートとUSBコントローラの間に過渡電圧サプレッサ（TVS）ダイオードを配置することで、ESD保護が可能となります。

USB 2.0ポートをESDの脅威から保護するために、一般的に採用されている回路構成には2種類あります。ユーザーは、個別のディスクリートTVSダイオードを使用してV_BUSラインとD+/D-ラインを別々に保護することも、シングルチップに統合されたTVSアレイを使用してこれら3つのラインすべてまとめて保護することもできます。

ディスクリートTVSダイオードを使用してUSB 2.0インターフェイスを保護する場合、Semtech µClamp^®0571Pはすべての要件を満たしているため、USB 2.0のV_BUSピンを保護するための最適な選択肢となります。µClamp0571Pは、5Vの動作電圧と80Aという高いサージピーク電流能力を備えています。µClamp0571Pは1.6mm × 1.0mm × 0.5mmのパッケージサイズで提供されます。下図は、USB 2.0ポートにおけるTVS保護の接続図を示しています。

デュアルチャネル製品であるSemtech RClamp^®0582Bは、D+ラインとD-ラインを保護するために使用できます。RClamp0582Bは、IEC 61000-4-2（ESD）で規定されている±30kV（気中）および±30kV（接触）の過渡保護を提供します。Semtechは、RClamp0582Bを業界標準のSOT-523パッケージで製造しています。RClamp0582Bの最大ジャンクション容量は1.2pFと極めて低く、0.52Ω（代表値）の動的抵抗特性を備えています。

単一のTVSダイオードを使用してUSB 2.0インターフェイスを保護する場合、Semtech RClamp7522Tは、V_BUSピンおよびD+/D-ピン向けの5V TVS保護ソリューションとなります。RClamp7522Tは、任意のラインとグランド間で0.4pFの最大容量を持ちながら、±25kV（気中）および±15kV（接触）に耐えるように定格されています。この仕様はIEC 61000-4-2規格を満たしており、公称寸法1.0mm × 0.7mm × 0.4mmの5ピン パッケージで提供されます。次の図は、USB 2.0ポートとコントローラ間におけるTVS保護の接続を示しています。

EMIとは、外部ソースからの高周波（RF）スペクトルの放射によって引き起こされる、電気回路の動作への干渉のことです。EMIフィルタは、シグナルインテグリティを維持しながら不要なRFノイズを排除することで、EMI干渉を防止します。

Semtech EClamp^®8052Pは、USB 2.0インターフェイスにおいて、ESDおよびEMIからD+およびD-ラインを保護するための優れたソリューションです。EClamp8052Pは、2ライン構成の統合型コモンモードフィルタおよびESD保護デバイスを使用しています。この統合型コモンモードフィルタは、3GHzを超える差動モード遮断周波数（標準値）を備えています。EClamp8052Pはまた、500MHzで10dB（標準値）、および1GHz〜2.8GHzで15dB（標準値）のコモンモード抑制特性を備えています。最大チャネル容量は1.2pFで、IEC 61000-4-2仕様に準じた±30kV（気中）および±25kV（接触）に耐えるように定格されています。

USB 2.0インターフェイスは、コンシューマ分野、および非ハンドヘルドの産業用、医療用、およびストレージ用のデバイスにおいて、現在でも非常に人気があります。一般的なユーザーは、USB 2.0インターフェイスを使用して、毎日少なくとも3台から4台の周辺機器をユーザーのコンピュータに接続します。破滅的なESD事象からUSB 2.0ポートを保護することは必須です。USBインターフェイスを介して引き起こされるESD事象による電子機器への損傷を経験したいユーザーはいないでしょう。

Semtechの幅広いTVSダイオード製品は、世界で最も普及している多くの電子機器を保護しています。その高度に効率的で信頼されているTVS製品は、USB 2.0を含むすべてのタイプのUSBインターフェイスを保護します。ユーザーは、Semtech社のTVSダイオードでUSB 2.0ポートを保護することにより、グリッチやトラブルのないデータ転送を実現できると同時に、保護対象デバイスの信頼性と寿命を向上させることができます。