近期收到某公司寄送的电脑主机样机，该设备在USB接口静电测试中表现出典型脆弱性：对D+/D-信号线进行±8kV接触放电时，防护器件失效导致USB控制芯片损坏，功能中断。

值得注意的是，样机原有双向ESD保护器件在正压测试中表现正常，但负压冲击下频繁失效，且客户明确要求在不改变主板布局的前提下完成整改，同时不得影响USB数据传输性能。

这一案例集中反映了高速接口静电防护中的常见设计误区，下文将完整呈现故障分析与验证过程。

一、客户需求：

静电接触放电测试直接对USB接口D+/D-电路，发现USB电路异常无法工作。

1. 希望在涉及改变主板布局情况下，进行整改。
2. 使USB接口电路D+/D-端可以通过静电测试±8KV。
3. 整改不能影响USB数据传输功能。

二、整改前测试

测试异常现象：测试结束后，样机的USB功能失效。

三、故障排除与现象分析

1. USB接口由RTS5411S芯片进行控制，在故障的样机上直接更换RTS5411S芯片，样机USB功能恢复，说明静电测试损坏RTS5411S芯片引起功能故障。
2. 对USB除D+/D-电路外其他电路进行接触放电测试，无故障现象。
3. 整改前USBD+/D-电路已经有双向ESD二极管，测试静电正压时无故障现象发生，测试静电负压时，故障频出。

四、整改措施：

结合客户需求做以下整改方案：

方案一:将原主板位置上ESD更换为单向ESD（ASIM型号：ESD5D003TA），后级电路0电阻更换为共模电感(ASIM型号：CMF2012WA900MQT)。

方案二:将原主板位置上ESD更换为单向ESD（ASIM型号：ESD3V3D003TA），后级电路0电阻更换为20Ω。

以上措施复制多台样机测试通过。

五、整改后数据

六、原理总结

方案一：在测试负压频繁出现损坏，判断测试负压时经过ESD二极管后残压大小影响后极电路，同条件下单向ESD二极管对比双向ESD二极管处于负半周的电压时，有远低于双向ESD二极管导通电压（单向ESD二极管负半周导通电压大概在0.7V），可以更快导通泄放异常高压，以及产生对后极电路影响更小的残压。故在受静电测试负压影响更大的电路里面，选择单向ESD二极管能对电路起更好的防护作用。下图为ESD二极管工作时电性能参数曲线图。

方案二：在不影响功能情况下，选择比原主板上双向ESD二极管导通电压更低双向ESD二极管同样可以更快导通泄放异常高压，以及产生对后极电路影响更小的残压。且增加后级电路上电阻阻值来分压经过ESD二极管后产生的残压。