Thunderbolt 5是最新一代高性能的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，結(jié)合了高速數(shù)據(jù)傳輸速度、多功能擴展與強大電源供應(yīng)的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于各種高端的電子設(shè)備產(chǎn)品。隨著影像技術(shù)的不斷提升，電腦、手機與相機的像素越來越高，硬盤的容量也越來越大，用戶對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟪掷m(xù)向上提升且對傳輸速度也更加要求。而Thunderbolt 5規(guī)格可以提供80Gbit/s 的雙向傳輸速度，將可以滿足用戶對傳輸速度愈來愈快的需求。為實現(xiàn)如此高速的傳輸速度，Thunderbolt 5控制芯片必須使用先進的半導(dǎo)體制程技術(shù)，但也造成Thunderbolt 5控制芯片對ESD的耐受能力快速下降。Thunderbolt 5是構(gòu)建在USB Type C的實體接口上，此接口除了可以將傳輸速率提高到80Gbit/s，而且還可快速充電，最大供電為240W。未來USB Type C接口將成為個人電腦、筆記本及平板、智能手機、消費性等所有電子產(chǎn)品的主流接口。由于Thunderbolt 5是超高速的傳輸接口，在系統(tǒng)上是外露給用戶隨時可以插拔的接口，用戶最普遍的應(yīng)用就是即插即用、隨拔即關(guān)，然而這個熱插拔動作也經(jīng)常是造成電子系統(tǒng)工作異常、甚至造成USB Type C控制元件毀壞的元兇，因為靜電放電(ESD)等瞬態(tài)噪聲就是來自這個熱插拔動作。在熱插拔中，由于接口端的信號線已經(jīng)帶電，本身就是個帶電的電纜在接觸系統(tǒng)時，形成放電動作。這種現(xiàn)象等同于靜電放電效應(yīng)會對系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重破壞，我們一般稱這種現(xiàn)象為直接放電。目前在系統(tǒng)的靜電放電測試上，越來越多的廠商要求以Direct-Pin Injection方式測試產(chǎn)品，以此來模擬系統(tǒng)在用戶端使用時所遭受到的ESD事件。除了原先必須通過IEC61000-4-2的規(guī)范外，有部分品牌廠商甚至規(guī)范其產(chǎn)品的USB Type C連接器需以Direct-Pin Injection方式測試必須通過±8kV的ESD轟擊，并且系統(tǒng)必須在不受任何影響之下通過測試。因此使用ESD保護元件于USB Type C接口來防止ESD事件對數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_是絕對需要的。圖一為Direct-Pin Injection測試設(shè)置。

圖一: Direct-Pin Injection測試設(shè)置對于Thunderbolt 5的高速接口而言，在選擇ESD保護元件時必須考慮到：

為確保Thunderbolt 5高速信號傳輸時的信號完整性，所以選擇ESD保護元件時，須選擇其寄生電容較低的ESD保護元件，建議寄生電容低于0.2pF。

防護元件對ESD的耐受能力必須要高，最少要能承受IEC 61000-4-2接觸模式8kV ESD的轟擊。

ESD Clamping voltage最重要的參考參數(shù)， ESD保護元件若要能對系統(tǒng)提供有效保護，除了防護元件本身要能承受夠高的ESD轟擊外，還需要考慮鉗位電壓是否夠低，使得ESD的能量能被鉗位在更低的電壓以防止系統(tǒng)內(nèi)部電路受到損毀，此鉗位電壓是判斷ESD保護元件對于系統(tǒng)電路保護效能最重要的參數(shù)。

此接口還可提供快速充電技術(shù)，分別可以支持電壓5V/9V/15V/20V/28V/36V/48V，而有線充電由于熱插拔的方式會在電源線上產(chǎn)生頻繁ESD/EOS問題，因此須在系統(tǒng)上采用更加完善的外部浪涌ESD/EOS保護方案設(shè)計。

晶焱科技擁有先進的ESD防護設(shè)計技術(shù)，特別針對Thunderbolt 5的防護需求， 推出AZ5BFS-01M的ESD防護元件。 為避免防護元件的寄生電容影響Thunderbolt 5差分信號的高速傳輸，AZ5BFS-01M的寄生電容已低于0.2pF，能夠順利通過80Gbit/s的Eye Diagram測試。最重要的，AZ5BFS-01M產(chǎn)品擁有極低的ESD鉗位電壓，能夠有效地協(xié)助Thunderbolt 5接口通過以Direct-Pin Injection方式的±8kV靜電放電轟擊。圖二為利用TLP測量AZ5BFS-01M產(chǎn)品的電流對電壓曲線。在IEC 61000-4-2接觸模式8kV的ESD沖擊下(等效TLP電流約為16A)，鉗位電壓僅有6.5V，能有效避免系統(tǒng)產(chǎn)品于ESD測試時發(fā)生數(shù)據(jù)錯誤、死機甚至損壞的情況。

圖二 AZ5BFS-01M的ESD鉗位電壓特性曲線在電子產(chǎn)品朝向輕薄短小的發(fā)展趨勢下，產(chǎn)品的印刷電路板(PCB)也隨之越來越小，但在產(chǎn)品功能強大的要求之下，線路也變得更加復(fù)雜，因此PCB的面積已變得寸土寸金，造成產(chǎn)品設(shè)計時相當大的困擾。 AZ5BFS-01M產(chǎn)品采用超小型MCSP0603P2YS 封裝，尺寸僅 0.6mm x 0.3mm，高度僅 0.25mm，主要保護Thunderbolt 5的4組差分對(TX和RX)，另外只需使用一顆AZ1045-08F就可保護其余的信號線(D+/D-/CC/SBU)， 特別的是AZ1045-08F采用交錯形式的引腳，以提供PCB Layout時可利用穿透式(Feed through)的設(shè)計，可免除布線時的諸多困擾，不但對縮短產(chǎn)品設(shè)計階段的PCB Layout工作有相當大的幫助外，還可以縮小PCB面積來達到節(jié)省系統(tǒng)成本。此接口還可提供快速充電，在電源端需在選用一顆ESD防護元件，依設(shè)計的電壓來選用合適的ESD元件(AZ3105-01F/AZ4510-01F/AZ4516-01F/AZ4520-01F/AZ4528-01F/AZ4536-01F/AZ4548-01F)來保護，此時就可以完整地保護此接口不受ESD/EOS的威脅，圖三即為完整的Thunderbolt 5接口的ESD/EOS解決方案保護線路。

圖三 Thunderbolt 5接口的ESD/EOS解決方案保護線路

AZ晶焱科技AMAZINGIC二三極管CAN芯片由授權(quán)一級代理分銷經(jīng)銷提供方案設(shè)計，服務(wù)熱線075582574660，82542001謝謝惠顧~

審核編輯 黃宇