USB Power Delivery 的ESD保护-转自电浪David
USB PD (Power Delivery) 快充标准迎来最新的升级，新的PD3.1标准将支持48V电压输出，充电功率同步提升至240W。 USB-IF协会发布了USB PD3.1快充协议标准，并更新其中有关供电能力的内容，快充协议中分别定义 (Standard Power Range, SPR) 最大充电功率保持100w不变，以及 (Extended Power Range, EPR) 新增 28V、36V、48V 三个电压，所对应的电流均为 5 安培，因此最大输出功率从 100W 扩展至 240W。如下图所示。
表1 固定电压功率范围。
USB PD3.1规范的推出，不会仅局限在于个人电脑、笔记型电脑、平板及智慧型手机等消费型的应用，将会带领USB PD快充进入一个更大的市场，比如电动工具机或两轮电动车等领域。而USB PD3.1主要是建构在USB Type C的实体接口上，除了可以将传输速率最高提升到40Gbit/s，而且还可快速充电，最大供电为240W。
此接口在系统上是暴露在外，使用者最普遍的应用就是随插即用、随拔即关，然而这个热插拔动作却也经常是造成电子系统工作异常、甚至造成USB Type C控制器件毁坏的元凶，因为ESD暂态杂讯就是来自这个热插拔动作。在热插拔中，由于接口端的讯号线可能已经带电，这个带电的电缆在接触系统时将造成放电，这种事件即为静电放电现象会对系统产生严重破坏，一般称这种现象为直接放电。目前在系统的静电放电测试上，越来越多的厂商要求以Direct-Pin Injection测试产品来仿真系统在用户端使用时所遭受到ESD事件。
图1 (a) Direct-Pin Injection测试设置您，
及(b) EOS Direct-Pin Injection测试设置。
除了原先必须通过IEC 61000-4-2针对机壳的静电测试外，越来越多品牌厂商已经规范其产品的USB Type C连接器需以Direct-Pin Injection方式测试，甚至部份品牌要求在±8kV ESD测试条件下，系统必须在不受任何影响下通过测试，以此来仿真产品售后热插拔时可能遭遇的直接放电事件。因此，使用保护器件于USB Type C介面来防止ESD事件对资料传输的干扰是绝对需要的。图1(a) 为Direct-Pin Injection测试设置。
由于电子产品已迅速深入全球各个角落，但许多偏远地区因气候极端的影响，电子产品遭受EOS (Electrical Over Stress) 突波的机率大大提高，导致返修率也随之提升。 EOS通常产生于AC/DC电源干扰、电源杂讯或热插拔等事件，而目前EOS测试的标准主要是采用IEC 61000-4-5的规范，测试电压波形为1.2/50μs，电流波形为8/20μs。部分品牌厂除了制定内规的ESD Direct-Pin Injection方式测试外，还会额外增加EOS Direct-Pin Injection方式测试。图1(b) 为EOS Direct-Pin Injection测试设置。
对于USB PD3.1的介面而言，在选择ESD/EOS保护器件时必须考虑到：
1.ESD and EOS clamping voltage：ESD/EOS保护器件要能对系统提供有效保护，除了防护器件本身要能承受够高的ESD/EOS轰击外，还需要考虑钳制电压是否够低，使得ESD/EOS的能量能被钳制在更低的电压以防止系统内部电路受到损毁。
2.此介面可提供快速充电需求，分别可以支援5V/9V/15V/20V/28V/36V/48V等不同电压。充电时因频繁的热插拔动作可能在电源线上产生频繁ESD/EOS威胁，因此需在系统上采用更加完善的外部突波ESD/EOS保护方案设计。
