USB端口的ESD防护电路设计

USB作为一种非常普及的接口，在各种电子终端设备上都有使用。作为硬件设计中的重点考虑项，ESD防护设计显得尤为重要，然而，在实际电路中，我们经常可以看到各种不同的防护设计方案，有些方案甚至彼此相反；在实际的ESD测试中，也会出现支持不同方案的各种结果。

针对USB端口的防护设计，最好这样来分开讨论：线路防护和壳体防护（有些非专业的同志喜欢笼统来看待，这样不利于正确地解决ESD问题）。实际上我们实际中碰到的绝大部分ESD问题都是外壳受扰所引起的，原因有二：一是USB接口采用了金属外壳，所以接口线路一般不会直接受到ESD能量的干扰；二是USB信号线本身有比较好的抗ESD特性，加上辅助的TVS等防护器件，使得信号线受扰的几率降到很低。

基于以上两点，我们先着重分析一下USB外壳的防护，再分析信号的本身的防护设计。

一、USB外壳的防护

首先，前面已经提到，所有的USB设备接口均为金属外壳，所以按照ESD测试标准，一般我们采用接触放电的方式，当然，也存在某些接口金属过于内缩，影响直接接触，这时则必须采用空气放电的方式，有时候放电方式的选择很重要。

接下来，我们需要熟悉一下ESD放电的回流路径，如下图：

在这里，顺便解释一下，同EMI分析一样，ESD问题也必须了解两点：一是搞清ESD能量的最小阻抗路径或主要路径；二是找出真正的ESD敏感点。

在实际的案例中，由于产品的形态各异，ESD的回流路径也会有很大不同，有些产品往往会有多个ESD回流的路径，上图中，ESD能量通过USB的金属壳体到达主板内部，然后大概会通过三种不同的通道来泻放，一是通过电源线泻放到地；二是通过体电容泻放到参考平面的地；三是通过高压电容和网络变压器，泻放到辅助设备上，再间接泻放到地。

那么，针对不同的泻放路径，作为设计者