微星-从主板的USB保护电路设计看品质VIP免费

微星科技荣获台湾经济部“产业科技发展优等创新企业奖”，作为IT行业板卡一线大厂来说，板卡研发确实不断创新。就拿主板上的USB接口供电和ESD保护来说，微星科技就采用当前最新的技术设计和最新的元件。一、各种USB接口供电设计依据ACPI标准的要求，USB接口要采用2路供电，一路是+5V供电，一路是+5VSB供电。当系统在ACPI的S0（系统正常运行）/S1（CPU休眠）二种状态时，USB接口由电源供应器的+5V供电。当系统在ACPI的S3（休眠到内存）/S5（系统关闭待机）状态时，USB接口由电源供应器的+5VSB供电。这里涉及到2路供电的切换，就是说系统从S0/S1/S2转换为S3/S4/S5状态时，USB接口的供电要从+5V切换到+5VSB。USB供电的切换设计方案目前有三种：手动跳线切换，MOSEFT切换和专用芯片切换。现在我们具体看看这三种切换方案。1、手动跳线切换跳线切换+5V/+5VSB实例上图是某品牌高端P45主板的前置USB接口，采用跳线切换+5V和+5VSB，主板上带有跳线设置说明。当用户需要使用USB设备（例如键鼠）从S3休眠状态下唤醒时，这个USB设备连接在哪个USB接口就要把这个接口的跳线设置在2-3。设置跳线后该USB接口就一直由+5VSB供电，无论系统处于S0/S1还是S3/S5状态。跳线切换+5V/+5VSB电路原理这种方案的好处是节省成本，厂家的利润多一点。缺点是唤醒设备只能使用跳线设置的USB接口，不灵活，会给用户带来不便。供电电路的过电流和短路保护采用自恢复保险丝。当USB设备出现故障导致电流增大或短路时，保险丝切断供电，保护供电电路不被过电流烧毁。2、MOSEFT切换MOSEFT切换+5V/+5VSB实例上图是另一品牌高端P45主板的前置USB接口，采用2颗MOSEFT切换。切换原理参见下图。MOSEFT切换+5V/+5VSB电路原理MOSEFT1用于+5V，MOSEFT1的道通控制极—栅极连接+5V驱动信号。MOSEFT2用于+5VSB，MOSEFT2的道通控制极—栅极连接+5VSB驱动信号。当系统处于S0/S1状态时，+5V驱动信号为高电平（+5VSB驱动信号是低电平），MOSEFT1导通，+5V经过MOSEFT加到USB接口。当系统处于S3/S5状态时，+5VSB驱动信号为高电平（+5V驱动信号是低电平），MOSEFT2导通，+5VSB经过MOSEFT加到USB接口。这种方案的优点是可以通过BIOS设置依据系统状态切换USB接口的供电来源。比跳线切换方便。供电电路的过电流和短路保护也是采用自恢复保险丝。当USB设备出现故障导致电流增大或短路时，保险丝切断供电，保护供电电路不被过电流烧毁。3、专用芯片切换采用专用芯片切换+5V/+5VSB的微星P45-platinum跳线切换和MOSEFT切换是早期的USB接口供电方案，微星采用最新的技术成果—专用芯片。S12专用芯片原理S12芯片内部有切换逻辑电路，配合S3#信号状态，在+5V和+5VSB之间切换，当系统处于S0/S1模式时，+5V通过S12给USB接口供电。当系统处于S3/S5模式时，由+5VSB通过S12给USB接口供电。EN信号可以开启/关闭5V输入。S12芯片内部有限流电路可以限制输出电流，还有过电流/短路保护。因此采用S12芯片后，不再需要自恢复保险丝。S12芯片内部具有防静电（ESD）电路，可以承受2KV的静电放电。二、静电（ESD）保护设计人体以及一些物体很容易带大量的静电荷，当正负静电荷接触时，会产生放电现象，静电电压很高，几百伏到十几千伏，放电电流很小。静电放电经过半导体电子设备时，会击穿半导体器件，所以各类半导体设备都要预防静电放电。多数USB设备是便携式设备，容易产生静电，带有静电的USB设备插入USB接口时容易发生静电放电，击毁计算机内的元件（芯片组）。所以芯片组（南桥）、USB接口、USB设备自身都要加防ESD电路和器件。USB接口的数据线（D-和D+）端加ESD保护器件，会提高计算机防庆典保护能力。一般在主板的每个USB接口附近会看到一颗6Pin的小芯片，这颗芯片就是静电保护芯片。1、微星P45Platinum的ESD保护设计微星P45-platinum的USB接口ESD保护ESD芯片的连接从图中可以看到ESD芯片2/5和3/4脚连接在南桥和USB接口的数据线之间，平时USB的数据通过ESD芯片在南桥的USB控制器和USB接口之间传输。当USB接口插入带静电的USB设备时，静电会在ESD芯片内对地放电，而保护南桥的USB控制器。2、其他品牌主板的ESD保护设计其他品牌主板的ESD保护设计从图中可以...