eSATA接口静电放电防护方案

涛意隆 2024-8-20 17:39 楼主

eSATA，全称为External Serial ATA（外部串行ATA），是SATA接口的一种外部应用标准。SATA接口的设计仅供作为使用于系统机箱内，而eSATA则是其“外部化”版本，用来连接那些安装在机箱外部的SATA设备。借助eSATA接口，用户能够便捷地将SATA硬盘直接连接到机箱外部的相应接口上，省去了打开机箱更换硬盘的繁琐步骤。eSATA接口优势在于其高传输速度和低CPU占用率，其理论传输速度可达到1.5Gbps或3Gbps，甚至更高版本SATA-IO可支持6Gbps，使得eSATA接口非常适合进行大文件的传输、备份和存储。

eSATA接口支持热插拔功能，用户可以在不关机的情况下随时接上或移除SATA装置，提高了使用的便捷性。如何避免因频繁的插拔线缆所造成的ESD管损害，怎么让产品稳定可靠的运行，成为我们迫切需要处理的问题。此方案信号部分采用集成四通道保护、超低容值、低漏电的ESD防护器件，在不影响数据传输的前提下满足IEC61000-4-2 Level 4静电放电防护需求，让后端的电路得到有效防护。

引脚配置及工作原理

引脚	名称	功能
1	GND	地线
2	A+	数据发送+
3	A-	数据发送-
4	GND	地线
5	B-	数据接收-
6	B+	数据接收+
7	GND	地线

SATA采用串行数据传输方式，即数据以逐位（bit）的形式进行传输,且使用差分信号和特定的数据协议来管理和控制数据传输，差分信号通过一对相互补偿的信号线（差分对）来传输数据，接收端通过检测两个信号之间的差异来恢复原始信号，提高了信号的抗干扰能力和传输距离。

应用示例

我们为eSATA接口提供了两种封装相同电气特性相似的十引脚ESD防护器件，专为保护高速差分线路而设计，可同时保护两个差分数据对，其型号分别为SEUC10F3V4U和SEUC10F3V4UB。器件的流通式封装设计简化了 PCB 布局，减少布线过程中的不连续性，促进了信号完整性和系统稳定性的提升。

SEUC10F3V4U结电容为0.6pF，钳位电压为13V，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，可在 ±17kV（空气）和 ±12kV（接触）下提供瞬变保护。SEUC10F3V4UB结电容为0.5pF，钳位电压仅为3.5V，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，可在 ±23kV（空气）和 ±22kV（接触）下提供瞬变保护。客户可根据线路实际情况选择器件。

型号参数

规格型号	方向	工作电压(V)	IPP(A)	钳位电压(V)	结电容(pF)	封装
SEUC10F3V4U	Uni	3.3	8	13	0.6	DFN2510-10L
SEUC10F3V4UB	Uni	3.3	8	3.5	0.5	DFN2510-10L

电气特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Reverse stand-off voltage	VRWM				3.3	V
Reverse Breakdown Voltage	VBR	IT= 1mA	4.0			V
Reverse Leakage Current	IR	VRWM=3.3V			1	uA
Clamping Voltage	VCL	IPP=1A; TP=8/20us		7.0	9.0	V
Clamping Voltage	VCL	IPP=8A; TP=8/20us		13.0	15.0	V
Junction capacitance	CJ	I/O pins to ground; VR=0V; f = 1MHz		0.6	1.0	pF
Junction capacitance	CJ	Between I/O pins;				pF
		VR=0V; f = 1MHz		0.3	0.5

表1 SEUC10F3V4U电气特性表

Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Reverse Stand-off Voltage	VRWM				3.3	V
Reverse Breakdown Voltage	VBR	IT=1mA	5.0	7.3		V
Reverse Leakage Current	IR	VRWM=3.3V			100	nA
Clamping Voltage	VCL	IPP=1A; tp=8/20us		1.0	3.0	V
Clamping Voltage	VCL	IPP=8A; tp=8/20us		3.5	5.0	V
Dynamic Resistance	Rdyn	IR= 16A; Tamb = 25℃		0.2		Ω
Junction Capacitance	CJ	VR=0V; f=1MHz；IO-GND		0.50		pF
Junction Capacitance	CJ					pF
		VR=0V; f=1MHz；IO-IO		0.22

表2 SEUC10F3V4UB电气特性表

总结与结论

由于eSATA接口在现实生活中对于需要高速、稳定数据传输的专业用户以及追求高效数据处理体验的消费者而言具有重要的意义，保护eSATA接口免受ESD静电损害极为关键。ELECSUPER SEMI研发各种低电容低钳位电压的ESD保护器件，可按照客户需求性能与封装提供定制化开发服务，为各种接口提供值得信赖的保护器件。以上解决方案是保护eSATA接口的优选之策，确保数据传输的稳定性和可靠性。