usb保护电路图大全（USB控制器/转换器AD558/比较器）

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NUP4114UPXV6的特性及配置选择

配置选择3采用内部TVS二极管作为参考来保护4条数据线路。在缺乏正电源参考的应用，或是需要完全隔离型电源的应用中，可以采用内部TVS作为参考。在这些应用中，引脚5不连接。采用这种配置时，只要受保护线路上的电压超过TVS工作电压与一个二极管压降的和（VC= Vf +VTVS）时，控向二极管导通。

利用NUP4114UPXV6保护USB 2.0高速数据应用

USB控制器

如果发生ESD瞬态事件，器件中的控向二极管使瞬态电流避开受保护的IC，而集成的TVS器件将浪涌电流转移到地。TVS元件还会抑制电压总线（VBUS）上的ESD事件。NUP4114UPXV6通过这些方式保护USB 2.0高速数据线路应用中的敏感IC。

其它USB 2.0高速应用ESD保护方案

此外，在带ID线路的USB 2.0应用（见图3a）中，同样可以采用分立或集成ESD保护方案。比如搭配3颗ESD9L和1颗ESD9X作为分立ESD保护方案，或者采用单颗的NUP3115UP或NUP4114UP这样的集成方案，如图3所示。

usb保护电路图（二）

图1 USB VBUS短路保护电路

3、 功能论证

假设比较器的两个输入端电位分别为U+和U-，输出电位为UO，二极管D1和D2的电压分别为UD1和UD2，可知：

U- = （Umid—UD1）R2/（R2+R3）； （1）

正常工作的情况下，U- 《 U+，UO为高电平，MOS管处于打开状态。下面按照VBUS上电压值的大小分两种情况进行讨论，分析其值为多大时将使比较器输出发生反转，关断电源输出。

a、如果VBUS电压大于5V， 因为二极管D2的反向截止作用，有：

U+ =3.3V； （2）

又因为MN1和MN2中快恢复二极管的作用：

VBUS=Umid； （3）

当U- 》 U+ 时，比较器输出电平发生反转，即：

（Umid—UD1）R2/（R2+R3）》 3.3 （4）

即：Umid 》 3.3（R2+R3）/ R2 + UD1 （5）

设此时VBUS的值为VBUSH，结合式（3）可得：

VBUSH= 3.3（R2+R3）/ R2 + UD1 （6）

即当VBUS大于3.3（R2+R3）/ R2 + UD1时，比较器便会将MOS管关断。

b、如果VBUS电压小于3.3V，此时有：

U+ = VBUS+UD2 （7）

Umid = VCC5V （8）

当U- 》 U+ 时，比较器输出电平发生反转，由式（1）、（4）、（7）、（8），设此时VBUS的值为VBUSL，有：

VBUSL = （VCC5V—UD1）R2/（R2+R3）— UD2； （9）

即当VBUS小于（VCC5V—UD1）R2/（R2+R3）— UD2，比较器便会将MOS管关断。

假设比较的输出电压为UO，其电压传输特性如图2所示：

图2 电压传输特性由上述讨论可知，图1所示电路可以仅用一个比较器来构成阈值可调的窗口比较器，实现了对USB供电电路的有效保护。当VBUS上连入的电压大于 VBUSH或小于VBUSL时，比较器的输出将变为低电平，关断MOS管MN1和MN2，将系统电源VCC5V和VBUS 隔离开来。电路中C1和C2的作用是维持比较器输入端电压瞬时不变，另外，电路使用了三路幅值不同的电源，其中VCC12V用于比较器的供电，目的是在VBUS发生对电源短路时，防止比较器的负端输入电压大于其供电电压，同时也是为了能够充分打开MOS管MN1和MN2；VCC3.3V用作比较器正端参考电压，不建议将正端参考电压设置为高于3.3V，因为对于一些功耗较大的USB设备，其连接的瞬间会将VBUS拉低。这期间VBUS的值将会位于3.3V与5V之间，如果此时正端的参考电压大于3.3V，比较器会有发生误动作的风险。

上述电路的功能在实际应用中得到了验证。利用这个电路，当VBUS与12V电源或地发生短路时，系统内的5V电源丝毫不受影响，即不会发生电压倒灌的现象也不会被拉低引起系统复位。

usb保护电路图（三）

AD558 的数据总线连接到PDIUSBD12.AD558 工作于0~+10V 模拟电压输出模式。电容C9 和C10 用于改善输出波形。AD558 采用单一的12V 供电，不需要外接基准电压源。数模转换部分的电路原理图如图3 所示。

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