USBLC6-2 — сборка защиты USB от электростатики

USBLC6-2 — сборка ST для защиты двух линий данных и питания VBUS от электростатических разрядов. Малая ёмкость — до 3,5 пФ на линию — позволяет ставить её даже на USB 2.0 High Speed. Разбираем по даташиту ST, как она устроена, как читать её цоколёвку и почему от разводки дорожек зависит больше, чем от самой микросхемы.

Обновлено 22 октября 2026 г.Редакция GAW

Содержание

Распиновка
Параметры
Разводка решает
Аналоги

USBLC6-2 — монолитная сборка защиты от электростатического разряда (ESD) для двух сигнальных линий и шины питания. Внутри — четыре малоёмкостных диода, которые отводят выброс с линии на VBUS или на землю, и ограничительный диод между VBUS и землёй. ST называет её применения: порты USB 2.0, Ethernet 10/100 Мбит/с, держатели SIM-карт, видеолинии. Схема защиты USB и GPIO целиком, со сравнением сборок разных производителей, — на странице «Защита USB и GPIO от ESD».

Коротко

Защита — две линии данных и VBUS; IEC 61000-4-2 уровень 4: 8 кВ контактным и 15 кВ воздушным разрядом.
Ёмкость — 2,5 пФ типично, не больше 3,5 пФ на линию при 1,65 В; разница линий 0,015 пФ.
Утечка — до 150 нА при 5,25 В, типично 10 нА.
Ограничение — не больше 12 В при 1 А и 17 В при 5 А (импульс 8/20 мкс); 1 и 5 А — условия измерения, допустимый импульсный ток в даташите не нормирован.
Корпуса — SOT23-6L (USBLC6-2SC6, маркировка UL26) и SOT-666 (USBLC6-2P6, маркировка F).

Распиновка

Функциональная схема в даташите дана с видом сверху, выводы нумеруются против часовой стрелки, как у DIP.

USBLC6-2SC6 в корпусе SOT23-6L, вид сверху: линия I/O1 проходит между выводами 1 и 6, I/O2 — между 3 и 4

Вывод	Обозначение	Назначение
1, 6	I/O1	первая линия данных: вход со стороны разъёма и выход к микросхеме
3, 4	I/O2	вторая линия данных, так же насквозь
2	GND	общий провод — к полигону земли кратчайшим путём
5	VBUS	шина питания 5 В, с конденсатором 100 нФ на землю

Разъём USB по спецификации USB 2.0 имеет контакты 1 — VBUS, 2 — D−, 3 — D+, 4 — GND. Обычно D− ведут через выводы 1–6, D+ — через 3–4; можно и наоборот, главное — чтобы линия входила и выходила через выводы одного канала.

Параметры

По даташиту ST при 25 °C:

Параметр	Мин.	Тип.	Макс.
Утечка I_RM при 5,25 В	—	10 нА	150 нА
Пробой V_BR между VBUS и GND при 1 мА	6 В	—	—
Прямое напряжение V_F при 10 мА	—	—	1,1 В
Напряжение ограничения I/O–GND, 1 А, 8/20 мкс	—	—	12 В
Напряжение ограничения I/O–GND, 5 А, 8/20 мкс	—	—	17 В
Ёмкость I/O–GND при 1,65 В	—	2,5 пФ	3,5 пФ
Ёмкость между линиями при 1,65 В	—	1,2 пФ	1,7 пФ
Разница ёмкостей I/O–GND двух линий	—	0,015 пФ	—

Токи 1 и 5 А в строках ограничения — условия измерения, а не допустимый импульсный ток: номинального I_PP в таблице предельных режимов ST не приводит, стойкость задана разрядом IEC 61000-4-2.

Предельные режимы (табл. 1): импульс по IEC 61000-4-2 — 15 кВ и контактным, и воздушным разрядом, по MIL-STD-883G — 25 кВ; температура кристалла от −40 до +150 °C, хранения от −55 до +150 °C. Соответствие уровню 4 стандарта IEC 61000-4-2 ST гарантирует на уровне самой микросхемы: 8 кВ контактным разрядом и 15 кВ воздушным. Перекрёстная помеха между линиями в полосе до 240 МГц — меньше −55 дБ.

Разводка решает

ST в даташите разбирает пример. Разряд 8 кВ через 330 Ом по IEC 61000-4-2 даёт ток около 24 А; при таком токе сама сборка удерживает линию на уровне около +31,2 В при положительном и −13 В при отрицательном выбросе. Но дорожка длиной 10 мм и шириной 0,5 мм — это около 6 нГн, и при фронте 1 нс на каждой такой дорожке (к линии и к земле) добавляется 6 нГн · 24 А/нс = 144 В. В итоге до защищаемой микросхемы доходит уже около 319 В.

Отсюда правила, которые повторяют и ST, и TI в руководстве по разводке:

сборка стоит у самого разъёма, первой на пути разряда;
линия проходит через выводы сборки насквозь, без ответвлений;
вывод GND — коротким широким соединением с полигоном земли, переходные отверстия рядом;
вывод VBUS — коротко к питанию разъёма, конденсатор 100 нФ рядом.

Подробно с примерами для STM32 и линий GPIO — на странице «Защита USB и GPIO от ESD», о самой шине — в статье «USB».

Аналоги

ST выпускает четырёхканальную версию USBLC6-4SC6 — она показана в схеме порта USB 2.0 в том же даташите. Совместимых по выводам замен других производителей ST не называет. Функциональные аналоги — малоёмкостные двухканальные сборки TPD2E2U06 (TI) и PRTR5V0U2X (Nexperia): у них другие корпуса и другое расположение выводов, поэтому замена требует переразводки; сравнение ёмкостей и стойкости к разрядам — на странице «Защита USB и GPIO от ESD». Мощные одиночные TVS-диоды для защиты линий питания от импульсов — в карточке SMBJ, P6KE, что означает напряжение ограничения — в статье глоссария «Напряжение ограничения (VC)».

Частые вопросы

Какая распиновка у USBLC6-2SC6?

В корпусе SOT23-6L по даташиту ST: выводы 1 и 6 — линия I/O1, выводы 3 и 4 — линия I/O2, вывод 2 — общий GND, вывод 5 — VBUS. Каждая линия проходит через сборку насквозь: например, D− от разъёма приходит на вывод 1 и уходит к микросхеме с вывода 6. Если завести линию на вывод 1, а снять с вывода 4, линии D+ и D− окажутся соединены через неправильные дорожки, и устройство USB не определится.

Подходит ли USBLC6-2 для USB 2.0 High Speed?

По даташиту — да: ST указывает применение в портах USB 2.0 до 480 Мбит/с. Ёмкость линии на землю — 2,5 пФ типично и не больше 3,5 пФ при 1,65 В, разница ёмкостей двух линий — 0,015 пФ, поэтому дифференциальная пара остаётся симметричной. Для Low и Full Speed запас по ёмкости ещё больше.

Зачем подключать вывод VBUS?

Сборка работает по схеме rail-to-rail: положительный выброс на линии через диод уходит на шину VBUS, а между VBUS и землёй стоит ограничительный диод с пробоем не ниже 6 В. Он же защищает и саму линию питания USB. В рекомендуемой разводке ST вывод 5 соединён с VBUS разъёма, а рядом стоит конденсатор 100 нФ на землю.

Что значит маркировка UL26?

Это код USBLC6-2SC6 в корпусе SOT23-6L по таблице заказа даташита ST. Версия в миниатюрном корпусе SOT-666 — USBLC6-2P6 — маркируется буквой F. ST оговаривает, что знак маркировки может быть повёрнут на 90° — так обозначают место сборки.

Источники

STMicroelectronics. USBLC6-2: Very low capacitance ESD protection (DS4260 Rev 7, December 2021) — с. 1 — функциональная схема и выводы, назначение, IEC 61000-4-2 уровень 4; табл. 1 — предельные режимы; табл. 2 — утечка, пробой, прямое напряжение, напряжение ограничения 8/20 мкс, ёмкости и их согласование; разд. 2.1–2.3 — расчёт ограничения и влияние индуктивности дорожек; разд. 2.4 — перекрёстные помехи; разд. 2.5 — схема порта USB 2.0; рис. 17 — разводка с конденсатором 100 нФ на VBUS; табл. 6 — коды заказа, маркировка UL26 и F
USB Implementers Forum. Universal Serial Bus Specification, Revision 2.0 — табл. 6-1 — назначение контактов разъёма: 1 VBUS, 2 D−, 3 D+, 4 GND; разд. 7.1.6 — ёмкость входа для Full Speed и High Speed
Texas Instruments. ESD Protection Layout Guide (SLVA680A, revised April 2022) — защиту ставят у разъёма, без ответвлений, с минимальной индуктивностью до земли

Нашли ошибку?