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EM335x工控主板USB OTG接口ESD保护    发布时间:2015/3/3    被阅览数:

  EM335x工控主板预装正版WEC7操作系统,通过USB OTG接口与计算机连接后,可方便实现在线调试应用程序、文件传输、虚拟串口、远程桌面等功能,USB接口支持热插拔特性,因此必须对其加以ESD保护。

 

  USB OTG接口定义一共有5条线,USB电源线VBUS、差分数据线D+、D-,主/从设备标识线UID和公共地,EM335x评估底板上USB OTG接口部份电路如下:

 

 

  ZE3和ZE4是两颗磁珠,用于滤除高频干扰,NUP4202是高速ESD保护器件,可提供IEC 4级的ESD保护,通常用于USB1.0/2.0,数字视频接口DVI和HDMI等高速信号线的ESD保护,需要注意的是图1中NUP4202的5脚连接的是VCC(+5V),而不是USB_OTG_VBUS。当USB OTG作为主口时,OTG_VBUS向外提供5V电源,OTG作为从设备时,需要另一端的USB主设备向OTG_VBUS提供5V电源。 OTG接口根据OTG_UID的电平状态来确定自己作为USB主设备还是从设备,USB OTG协议规定,如果将OTG_UID拉低,OTG口作为USB主口,可外接鼠标、键盘、U盘等USB设备,将OTG_UID拉高,OTG接口作为USB从设备,可与PC机HOST口连接,用于程序调试,文件传输等。NUP4202的内部结构如图2,如果将OTG_VBUS连接到NUP4202的5脚,当OTG接口没有连接任何设备时,UID为高电平,OTG_VBUS为低电平,则UID线上的保护二级管就会一直导通,所以在EM335x现在的评估底板上(V1.4及之前版本),MPU4202的5脚直接与VCC连接。

 

MPU4202内部结构
(当3脚连接OTG_UID为高、5脚连接OTG_VBUS为低时,红圈内二极管将一直导通)

 

  USB_OTG_VBUS是USB电源线,在热插拔过程中产生的浪涌有损坏EM335x主CPU的风险,因此很有必要对OTG_VBUS也进行保护,下面是TI的USB OTG专用ESD器件TPD4S012提供的保护方案。

 

USB OTG ESD保护TPD4S012

 

  TPD4S012对USB OTG的4条线都提供了ESD防护,EM335x开发评估底板V1.4及之前版本使用的是NUP4202方案,从EM335xEVB V1.5开始使用TPD4S012保护方案。如果用户自己的应用底板USB OTG接口部份是参考图1的方案设计,强烈建议对这部份电路“升级”,以对USB OTG接口提供更全面的保护。

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