USB Type-C应用中选错TVS造成的高度Latch-up风险
- 尤嘉禾／台北
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如今越来越多的电子产品选用USB Type-C接口，其影音数据传输速率快，使用方便。当然高速信号传输也更容易受到ESD等突波的干扰，因此在接口处添加TVS防护必不可少，但是若选错TVS产品，就会造成系统出现Latch-up风险，导致Type-C接口的正常通信受影响，严重的话会因为EOS损坏电路。
USB(Universal Serial BUS)作为通用串行通信接口，具有传送速率快、连接灵活、使用方便、支持热插拔、独立供电等优点，被各类电子产品所使用。如今最炙手可热的当属USB 3.1协定，其定义Type-C接口的信号传输速率最高可达10Gbps，并且支持PD(Power Delivery)快充协定，最高支持20V/5A，即100W的电源传输功率。被广泛应用到手机、平板、笔记本电脑等电子产品中。
Latch-up为闩锁效应，是CMOS制程所特有的寄生效应，闩锁效应是由NMOS的有源区、P衬底、N阱、PMOS的有源区构成的N-P-N-P结构产生，当其中一个三极管正偏时，就可能构成正回馈形成闩锁效应。
在Type-C接口的防护电路中，在VBUS和CC Pin使用SCR电路设计的TVS产品，将使系统产品暴露在极大的Latch- up风险中。当ESD、Surge等瞬态突波耦合到接口线路时，突波电压高于TVS的击穿电压，TVS就会导通。若TVS选型错误，TVS开启后的回拉电压(Vsb or Vhold)，低于电路正常工作电压，此时即使外部突波干扰消失，TVS也会一直保持导通状态，漏电流增大，导致线路正常工作电压被拉低，严重时TVS短路，造成产品因EOS损坏。
为避免发生Latch-up风险，在TVS选型时，一定要保证TVS的工作电压VRWM，以及TVS开启后回拉的最低电压Vsb or Vhold，高于电路正常工作电压或者信号电压的最大值。
Type-C接口的TVS方案推荐
晶焱科技推荐Type-C接口TVS保护方案时分三部分：VBUS power line；TX、RX data lines；D+、D-、CC、SBU data line。Type-C PD协定常用的VBUS传输电压有5V, 9V, 12V和20V。推荐ESD and EOS保护方案：AZ3105-01F for 5V VBUS；AZ4510-01F for 9V VBUS；AZ4512-01F or AZ4712-01F for 12V VBUS；AZ4520-01F for 20V VBUS。TX/RX作为高速数据传输线路，推荐超低电容ESD保护方案：AZ1043-04For AZ176S-04F for 4 Channels TX/RX；AZ5213-02F for 2 Channels TX/RX.USB D+/D-以及CC、SBU信号线ESD保护方案：AZ1045-04F or AZC199-04S for 4 Channels D+/D-/CC/SBU。(本文由晶焱科技设计研发部龙航提供，尤嘉禾整理报导)
