USBLC6-2SC6, SRV05-4 — какую ESD-защиту поставить?

Что это за прибор

Принцип работы у всех этих приборов один: при статическом ударе напряжение на защищаемой линии поднимается до уровня пробоя, прибор открывается и уводит импульс в землю, а затем возвращается в исходное состояние. Прибор не выгорает от одного удара, а выдерживает их многократно, и это то, что отличает его от обычного ограничительного диода на 5 В.

Цена этого решения — ёмкость, включённая между линией и землёй. Для медленных линий она незаметна, а для быстрых она прямо ограничивает длину сигнала: чем больше ёмкость, тем ниже максимальная частота, при которой сигнал ещё проходит без потери формы. Поэтому при выборе смотрят ёмкость в паспорте, а не только число защищаемых каналов.

Разделение на два типа по числу линий — основное, что определяет применимость. Массив на 4 линии закрывает, например, два порта или комбинацию из линий данных и питания, и занимает один корпус вместо четырёх. Одиночный диод ставят там, где нужна минимальная ёмкость на конкретной линии.

USBLC6-2SC6: параметры, на которые смотрят

Рабочее напряжение 5,25 В выбрано с запасом относительно 5 В шины USB: прибор не должен открываться в нормальном режиме. Напряжение пробоя начинается от 6 В, а ограничение напряжения при импульсе 5 А (форма 8/20 мкс) — 17 В. Ёмкость на линию по паспорту не более 3,5 пФ, причём разброс ёмкости между линиями ограничен 0,015 пФ: это и есть требование к балансу линий D+ и D−, иначе по сигналу гуляют глазки и устройство перестаёт видеть устройство на другом конце.

Ток утечки — до 150 нА, стойкость — 15 кВ по воздуху и 15 кВ контактно, то есть уровень 4 по IEC 61000-4-2. Корпус SOT-23-6, рабочий диапазон от −40 до +125 °C. Есть автомобильная версия с суффиксом Y, она же с повышенной квалификацией по автомобильным требованиям — если изделие ездит по дорогам, обычная позиция не подходит.

Отдельно про USBLC6-4SC6: это тот же прибор на четыре линии, и он нужен, когда в разъёме больше двух сигнальных линий либо когда ставят защиту сразу на два интерфейса. Ставить его вместо двухканального — можно, но лишние каналы просто останутся неподключёнными, и тогда плата дороже и больше по размеру без выигрыша.

SRV05-4, PESD5V0S1UL и NUP2105L

SRV05-4 — массив на четыре линии в корпусе SOT-23-6, родственник USBLC6-2SC6 по назначению. Разница в том, что у него нет отдельного вывода под шину питания в логике rail-to-rail: все четыре канала симметричны, и прибор ставят прямо на сигнальные линии. Именно поэтому его часто называют «защитой четырёх сигнальных линий», и именно поэтому в спецификации надо уточнять, требуется ли защита шины питания USB.

PESD5V0S1UL — одиночный защитный диод на 5 В в корпусе SOD-323, рассчитанный на одну линию. Берут его там, где важна минимальная ёмкость и не нужно закрывать сразу несколько цепей, — например, на линии управления, кнопке или датчике с низковольтным сигналом.

NUP2105L — двунаправленный защитный массив на 24 В для двух линий шины CAN, в корпусе SOT-23. Рабочее напряжение здесь принципиально другое: на CAN-линии напряжение может доходить до 24 В, и защитный прибор с рабочим напряжением 5 В в такой схеме не поставишь — он будет постоянно открыт. Класс стойкости по импульсу у этой позиции — 350 Вт.

Как выбирать под интерфейс

• USB 2.0 — USBLC6-2SC6 или SRV05-4; критичны ёмкость на линию и баланс между линиями данных.
• USB 3.0 и выше — нужен массив с существенно меньшей ёмкостью, обычные SOT-23-6 уже не подходят, прибор подбирают по паспорту.
• CAN — NUP2105L: рабочее напряжение 24 В и две линии.
• Низковольтные цифровые линии 5 В — PESD5V0S1UL, когда нужна одна линия и минимальная ёмкость.
• Силовые цепи 230 и 380 В — эти приборы не применяют, там другая группа защитных элементов.

Что проверять при заказе

1. 01 Число линий и их назначение: линии данных, шина питания или отдельные сигналы.
2. 02 Ёмкость на линию: для быстрых интерфейсов это ограничитель скорости, для медленных — несущественно.
3. 03 Рабочее напряжение прибора выше максимального рабочего напряжения линии.
4. 04 Уровень стойкости: контактный и воздушный разряд по IEC 61000-4-2.
5. 05 Корпус и посадочное место: SOT-23-6 и SOT-23-6L — не одно и то же.
6. 06 Автомобильное исполнение с суффиксом Y, если изделие работает в дорожных условиях.

Частые вопросы

• Можно ли USBLC6-2SC6 поставить вместо SRV05-4 — да, если хватает двух линий и шины питания; SRV05-4 даёт четыре канала.
• Почему нельзя поставить защиту на 5 В на CAN-линию — рабочее напряжение на CAN доходит до 24 В, и прибор с рабочим напряжением 5 В будет открыт постоянно.
• Что важнее при замене — ёмкость или корпус — ёмкость: она определяет, пройдёт ли сигнал по линии.
• Какой прибор на одну линию — одиночный диод вроде PESD5V0S1UL.
• Чем отличается USBLC6-2SC6Y от USBLC6-2SC6 — версия с автомобильной квалификацией.
• Защищает ли USBLC6-2SC6 шину питания — да, кроме двух линий данных в нём закрыта и шина питания.