USB端口(通用串行总线)的规范提供一个平台，允许在一个主机上的一个USB端口支持127个USB外设接入。USB也允许在低功耗情况下主机板远程为这些附件供电包括活动光源、手机充电器和便携式备份驱动器，而不需要它们自己的电源。USB 1.1接口可以提供12Mbps的传输速率，最新USB2.0高速接口可以提供480Mbps的高速传输速率。USB2.0可以提供A插头到主机的连接和B插头到外设的连接接入，对于许多便携式设备，如果太大的话还通常使用迷你A插头和B插头。

最新的USB OTG (On The Go)接口允许外设装置（如PDA，数码相机，移动电话互相通讯）之间相互通信。例如，USB OTG接口允许数码相机直接发送文件到打印机而不需连接计算机。有USB OTG接口的设备即可以作为主机，也可以作为外设，并且可以通过USB OTG接口在两种设备之间变换。拥有USB OTG接口的设备有较小的接头插座，这样的连接可以使用迷你A插头或者B插头，被称作迷你AB插座。

图1 USB接口的保护

IEEE 1394 (Firewire，i.Link)接口

IEEE公布了一个串性行总线标准：IEEE 1394A支持400Mbps传输速率，而IEEE 1394B支持800Mbps传输速率，这些标准支持同步传输保证每秒的比特率正确，这是十分重要的，因为对于流动的视频信号（实时）需要高速视频传输。IEEE 1394一个端口支持63个外部设备，IEEE 1394在设计上与USB略有不同，它使用两对双绞线通讯而不是一对双绞线。电缆被分别隔离开来，一对用于数据发送另一对用于数据接收。电缆的屏蔽和隔离有助于减少外部接口引起的数据比特错误。驱动器可以通过电缆反向接收而获得。端口要端接一个适配电阻提供一个正确的线路终端（在图2中终端电阻没有被表示出来）。

远程供电方式允许从主机板获得最大45W的功耗，最大支持1.5A电流和40V电压。当对PDA和数码相机提供远程供电时，需要对大电流提供过流保护。

图2 IEEE 1394接口的保护

电源线路的过流保护

正温度系数（PTC）热敏电阻的电阻值随着温度的增加而增大，温度的增加是由于其热效应(I2R)，电阻的增大相当于电路被断开，开路电阻（动作电阻）比一般电阻要高得多。保持电流IHOLD指PTC热敏电阻在最大电压（Vmax）情况下不断开（动作）时的最小电流，这个参数通常是室温下的额定值。环境温度的增加引起动作电流的减小，这在设计阶段就被考虑到了。

在保持电流IHOLD 和动作电流ITRIP电流之间的任何阶段，PTC热敏电阻均可以进行高阻状态，这主要取决于PTC热敏电阻本身的阻值。PTC热敏电阻将在一个低的动作电流下保持动作状态，一直保持到电流下降到低于保持电流IHOLD值为止。由于提整个封装内的温度剧增，保持电流变得很低，这时可能需要手动复位。当PTC热敏电阻冷却下来以后，电阻值回到额定值。因为PTC热敏电阻的动作取决于电流，而动作时间和电流是有关系的。低故障电流值接近于动作电流值显示出很长的延迟时间，这一点也应该在设计阶段考虑近来。

USB接口电源线路的过流保护

USB 2.0接口主机端（台式PC和笔记本计算机）可以提供500mA的电流源，外部桥接器每端口限定于100mA，每个桥接器最小4端口。端口的额定电压为5V，需要过流保护。USB OTG外设被设计成可以负担有限的主机而且能发送和接受能源。在这样的装置中，如果端口的电流大于100mA，电压则需要在4.75V 和5.25V之间调节，这样可以保证USB 2.0接口对于电源装置的技术规格要求的反向兼容性。

USB 2.0的过流保护这一需求可以考虑使用高分子聚合物正温度系数热敏（PPTC）电阻。例如柏恩推出的Multifuse MF-NSMF075电阻在23℃时保持电流IHOLD能够达到750mA，但是60℃时保持电流IHOLD下降到520mA，如果需要较高的保持电流，MF-NSMF110能在60℃达到800mA并且设计中预留了一定的安全余量。动作电流两倍于保持电流，PTC热敏电阻在动作电流下将保持动作（断开）状态。

举例来说：MF-NSMF050在1A负载电流时开关时间大约3秒而2A时大约1.5秒。较低的电阻MF-NSMF07在2A负载时动作（断开）需要大约1秒。

图3 柏恩公司MF-NSMF075电阻的动作时间曲线

在由于接通电源或带电热插拔而产生大启动电流（浪涌电流）时，动作时间曲线甚至于可以帮助设计师，确保PTC电阻不动作。直流电源也应该支持由于动作时间持续时的短路电流。此外，PTC电阻还将影响USB设备的负载调节。设备的负载调节在电源装置最大负载条件下将下降到4.75V。最大的串联电阻，包括直流电源的虚电阻（fictive resistance）应该小于0.5Ω。最大USB线长度为5米，电阻是190mΩ。在布线时，每毫米2mΩ的轨道电阻可以与PTC热敏电阻的阻值一同考虑，但是这通常可以忽略不计。PTC热敏电阻可能需要减小，以适应调节的要求，但这将使电源装置在故障情况下处于负载过重的情况。

图4 MF-NSMF050/075/110/150的特性参数

IEEE 1394电源线的过压保护

现今大多数外设都采用1394接口而不支持远程供电，有些设备制造商还提供没有电源线的电缆，然而PDA产品比如IPAD仍然利用这一特点与主机相连。1394接口比USB 2.0有较高的能量密度，因此PTC热敏电阻的情况是有所不同的，要求PTC热敏电阻的最大电压承受至少为33V，动作电流不低于1.5A。Bourns的Multifuse MF-SMDF150/33热敏电阻在环境温度下有1.5A的保持电流，可以限制短路电流对电源的压力。MF-SMDF150/33在2A故障电流时有120秒的动作时间，而在高达5A的浪涌电流时有7秒的动作时间来阻断。其封装高度为1.09mm，尺寸为2018，适用于小型消费电子产品。

图5 MF-SMDF150/33、MF-SM150/33、MF-SM185/33的特性参数

ESD（防静电释放）过压保护

选择过压保护的关键是考虑设备的保护对象。集成电路在线路板上一般能抵抗额定值为1-2KV的电压冲击，IEC 61000-4.2规范详细说明人体高达8KV的静电释放可能作用在便携设备上。基于一级标准（Level 1 specification）的IC保护是第二种保护方案，其中的主保护器用以防止8KV电压的冲击。ESD保护器有反应时间，这和它在高dVdT (8kV/ns)测试情况下保护器的过冲有关。因此确保IC和电路在峰值电压下被保护是十分重要的。有些观点认为应该增加有关接触和空气放电方面的规范，因为人体模型在强静电环境中能够达到25KV的静电电压。

多数普通的ESD保护方法是用小型硅基齐纳二极管或者多层变阻器作为第一水平的抵抗ESD保护。因此了解保护器能承受的功率密度来提供一个可靠的解决方案是非常重要的。多层变阻器有极限电压，在高初始电阻时（对于CG0603MLC系列阻值为120MΩ），电压增加而电阻减小，引起通过设备的电流增加。这避免了当保护器耗散掉能量时在电路中的过压干扰。一旦有电干扰消除，多层变阻器将回到高阻不工作状态。

数据线的过压保护

保护器的电容对于高比特率的数据传输线是一个问题。串联电阻和负载电容可以起到初级滤波作用，减慢波形上升和下降。减小串联电阻有助于带宽和铜损耗，但减小有效电容则影响是较大的。柏恩的ChipGuard CG0603MLC-xxE系列多层变阻器能够提供0.5PF这样极低的电容，而泄漏电流几乎可以忽略不计。CG0603MLC对480Mbps传输速率的信号影响很小，而且在1Gbps甚至更高速率也可以考虑使用。对于通讯应用可达480Mbps速率，低成本的CG0603MLD-xxE系列可以考虑5PF的电容。

电源线的过压保护

电源装置通常不受静电释放环境的影响，这是因为使用了无源器件如电容和电感而不受静电影响。通常使用铁素体增加串联电感来限制快速脉冲的影响，这样可以有效的保护。过压保护解决方案还是能减小对组件的冲击。0603封装较之0402更能支持高能量密度，因此被推荐用于电源线的保护以抵抗ESD。CG0603MLA-14KE最大工作电压为14V，使它能适用于USB接口的电源线路保护。还可考虑在数据和电源端口之间使用一个保护器如CG0603MLD-12E或CG0603MLC-12E。

IEEE 1394应用需要较高的电压稳定以确保工作时不发生波动。柏恩的ChipGuard产品通常不支持高于18V的工作，因此可以考虑在这些应用中使用400W的CD214A-Txx齐纳二极管稳压器。

布线考虑

由于瞬变（transient）影响USB控制器的电源装置的输入和输出，且瞬变发生在电源线和系统地线之间，因此，变阻器要放在两个连接终端之间并且要靠近外部连接设备。大多数便携式设备只有一个系统级地线，以避免过压保护的过剩能量。这使整个系统只受回路电流的影响，并且由于PCB布线电感的影响，还可能引起反馈。

图6 为了防止瞬间突变的影响，可变电阻器要放在两个连接终端之间，并且要靠近外部设备

PCB布线时的感抗由下列公式定义：
XL = 2πFL
其中，高频信号（人体ESD静电释放时间低于1nS）将有效的增加导带电阻，使跨接电压增大，并可能产生瞬变电流。感抗也有好的一面，有助于减少ESD对元件的损伤。在ESD情况下，CG0603MLC-12E可以有最大绝对值为200V的峰值冲击电压。由于安装了保护器，这个冲击被极大的降低了，就好像远离IC一样，图6的突出显示了两部分之间提供了额外的串联感抗。CG0603MLC-05E有典型的30V的钳位电压（对于测量来说有30ns的延迟时间），设计用于较低的过应力环境。高电压（6KV或更高）输入到PCB板上会引起附近的线路间打火，因此过压保护器将安放于靠近连接器的地方。柏恩的ChipGuard多层变阻器被放在靠近通讯线路，理想状态下，其过压保护焊盘应该集成进通讯线。将保护器和通讯线互连就会引入额外感抗。由于与可变电阻器处于串联形式，线路电感是布线方面的一个障碍，并越来越多的影响着设备的原始过冲。IC制造商反对在IC和连接器之间出现长线路，因为这对性能是有害的。因此，问题的关键就是选择一个具有低的过冲和钳位电压的高质量ESD保护器。

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