EM335x工控主板預裝正版WEC7操作系統,通過USB OTG接口與計算機連接后,可方便實現在線調試應用程序、文件傳輸、虛擬串口、遠程桌面等功能,USB接口支持熱插拔特性,因此必須對其加以ESD保護。
USB OTG接口定義一共有5條線,USB電源線VBUS、差分數據線D+、D-,主/從設備標識線UID和公共地,EM335x評估底板上USB OTG接口部份電路如下:
ZE3和ZE4是兩顆磁珠,用于濾除高頻干擾,NUP4202是高速ESD保護器件,可提供IEC 4級的ESD保護,通常用于USB1.0/2.0,數字視頻接口DVI和HDMI等高速信號線的ESD保護,需要注意的是圖1中NUP4202的5腳連接的是VCC(+5V),而不是USB_OTG_VBUS。當USB OTG作為主口時,OTG_VBUS向外提供5V電源,OTG作為從設備時,需要另一端的USB主設備向OTG_VBUS提供5V電源。 OTG接口根據OTG_UID的電平狀態來確定自己作為USB主設備還是從設備,USB OTG協議規定,如果將OTG_UID拉低,OTG口作為USB主口,可外接鼠標、鍵盤、U盤等USB設備,將OTG_UID拉高,OTG接口作為USB從設備,可與PC機HOST口連接,用于程序調試,文件傳輸等。NUP4202的內部結構如圖2,如果將OTG_VBUS連接到NUP4202的5腳,當OTG接口沒有連接任何設備時,UID為高電平,OTG_VBUS為低電平,則UID線上的保護二級管就會一直導通,所以在EM335x現在的評估底板上(V1.4及之前版本),MPU4202的5腳直接與VCC連接。
MPU4202內部結構
(當3腳連接OTG_UID為高、5腳連接OTG_VBUS為低時,紅圈內二極管將一直導通)
USB_OTG_VBUS是USB電源線,在熱插拔過程中產生的浪涌有損壞EM335x主CPU的風險,因此很有必要對OTG_VBUS也進行保護,下面是TI的USB OTG專用ESD器件TPD4S012提供的保護方案。
USB OTG ESD保護TPD4S012
TPD4S012對USB OTG的4條線都提供了ESD防護,EM335x開發評估底板V1.4及之前版本使用的是NUP4202方案,從EM335xEVB V1.5開始使用TPD4S012保護方案。如果用戶自己的應用底板USB OTG接口部份是參考圖1的方案設計,強烈建議對這部份電路“升級”,以對USB OTG接口提供更全面的保護。
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