英创信息技术EM335x工控主板USB OTG接口ESD保护介绍

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。