USB（或全部）上的输入保护的目的是什么？

我已经看到很多地方，当出现尖峰时，反向偏置二极管用于钳位输入电压。

• 这种应用中使用的二极管的典型反向击穿电压是多少？

看起来这些保护二极管的位置不是为了防止用户施加较大的电压，而是为了抑制可能由静电放电引起的电压尖峰。

• 为什么会发生静电放电，多余的电荷会来自电路内（在PCB上，而不是可能会引起放电的面包板上），并且典型的电压幅度是多少？

• 为什么不考虑潜在的大负电压，并在输入线到Vcc之间放置反向二极管呢？

我正在为控制器设计一个简单的转接板，该转接板将通过USB接口输出数据。通过我的研究，我发现许多设计都在Vusb，D +和D-上集成了这些反向偏置保护二极管，但并非全部如此。

再者，如果所有这些都安装在PCB上，为什么会突然发生静电放电，静电会起源于何处？

• 这种事件多久发生一次，如果没有这些二极管，很可能损坏电路？

• 最好的做法是始终包括这些保护二极管，还是有时不需要它们？如果是后者，哪些特殊情况认为它们不必要？

• 二极管会工作吗？还是应该使用具有特定击穿电压的二极管？

编辑：

查看这些应用笔记，其中一个显示

虽然另一个显示类似的东西，但是没有将“ top”节点连接到任何东西。这是打印错误还是暗示要连接到Vbus？

暂时不要使用USB，因为这些设备在很多应用程序中都比USB有用。首先，前两个示例中的二极管通常不是通用信号或齐纳二极管。它们通常是专门设计的瞬态电压抑制器（TVS）二极管。

TVS二极管具有各种不同的口味，但是有三个关键参数。首先，最大反向隔离电压。这是工作电压。对于USB，您需要非常接近5V。接下来要查看的是钳位电压。同样，USB约为5V。通常，当钳位电压接近反向隔离电压时，泄漏电流会显着增加。请注意，以防在您的应用程序中有问题。最后一个关键参数是峰值反向电流。确保它可以处理您要测试的标准。

在高速信号线上（例如USB，HDMI，以太网等）上放置TVS二极管时，还有一点需要注意。确保TVS二极管为低电容。有许多适用于此目的的二极管和阵列，其电容约为0.2pF。

我将直接跳到您的第二个示例，因为我们在这里谈论USB。如果所示二极管钳位在5V左右，并且正在尝试TVS二极管，则所示方案将是合适的。常规齐纳二极管的速度不足以提供ESD保护。

在最后一个示例中，您询问顶部节点是否连接到Vbus，而根据设备数据表，它没有连接。如果任何信号线上发生正ESD事件，则该TVS会将其钳位。Vbus TVS具有较高的电源轨钳位电压。

您询问，

Again, if all of this is mounted on a PCB, why might a sudden static discharge occur
and where might it originate?

潜在的问题是来自USB连接器的PCB外部产生的ESD（静电放电）。用户可能在地毯上或其他ESD发生器上搬运产品，并用手指触摸USB连接器。即使USB连接器中插入了电缆，它们也可能接触电缆另一端的连接器并通过USB。

这不仅适用于USB连接器，而且适用于产品中的任何连接器，甚至包括电源插孔。

当我们设计要销售的产品并对其进行EMI / EMC（电磁干扰和兼容性）测试时，测试公司会向每个连接器注入短暂的8,000V（8kV）低电流尖峰，然后测试该设备仍然可以正常运行。原理图中显示的设备旨在防止此级别或更高级别的放电。如果没有ESD保护，则该设备很可能无法通过此测试。

为什么要获得UL认证，在测试实验室可能要花费数千美元？这是法律要求吗？不可以，但是沃尔玛等许多零售商除非带有UL标签，否则不会携带电子产品。在欧洲，等效标志是CE标志。