许建蓉,汪西虎,刘 伟,李 晶

(西安邮电大学 电子工程学院,陕西 西安 710121)

USB Type-C 是目前电子设备中使用最多的接口类型,在数据传输方面,每个通道的传输速率可以达到10 Gbps;在物理结构上,采用双面对称结构,支持正反插;在功能方面,能够集数据传输、音频传输、功率传输于一体;在应用方面,涉及手机、商务笔记本电脑、显示器等多个领域[1-2]。由于Type-C 接口的工作特性及应用环境需要其支持热插拔动作,导致接口容易受到静电放电的影响,因此需要为接口提供系统级静电保护[3]。目前,绝大多数Type-C 接口采用片外放置瞬态电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressor,TVS)器件的方案达到系统级静电要求,不利于芯片的小型化,而且Type-C 接口对数据传输的容错率有严格要求,因此需要根据Type-C 接口的防护需求及实际工作环境在单芯片上集成多通道的系统级静电防护电路,同时保证端口的低电容特性,提高接口的可靠性。

Type-C 接口中,两组D+、D-引脚用于传输USB2.0 的数据信号;CC1 和CC2 作为配置通道,配置不同的模式;SBU1 和SBU2 作为边带通道,用来传送辅助信号[1-3]。芯片正常工作时D+、D-引脚的最高电压为5.5 V,将其定义为低压端口;CC1、CC2、SBU1 和SBU2 引脚的最高电压能够达到24 V,将其定义为高压端口。为保证接口的可靠性,对ESD(静电放电)端口防护电路提出相关可靠性指标:抗静电能力达到IEC61000-4-2 接触放电±8 kV;D+、D-端口电容需小于2 pF,CCX 端口电容需小于100 pF,SBUX 端口电容需小于10 pF。因此需要针对8 个端口提供相应的低电容、系统级静电防护方案。文献[4]提出一种衬底改造的GGNMOS,该结构具……