方案簡(jiǎn)介

HDMI(高清多媒體接口)是一種全數(shù)字化視頻和聲音發(fā)送接口，可以發(fā)送未壓縮的音頻及視頻信號(hào)，廣泛應(yīng)用如消費(fèi)類產(chǎn)品上，如機(jī)頂盒、DVD播放器、個(gè)人計(jì)算機(jī)、電視、游戲主機(jī)、綜合擴(kuò)大機(jī)、數(shù)字音響與電視機(jī)等設(shè)備。HDMI 2.0支持4K，帶寬可達(dá)到18Gbps，支持3840×2160分辨率和50FPS、60FPS幀率。HDMI電路制造商不斷致力于微縮其元器件內(nèi)的晶體管、連接線路及絕緣層的極限尺寸，以此實(shí)現(xiàn)高速電子元件的小型化設(shè)計(jì)。雖促進(jìn)了設(shè)備結(jié)構(gòu)的緊湊化，卻也引發(fā)了在低能量水平下，器件因擊穿效應(yīng)導(dǎo)致的損壞風(fēng)險(xiǎn)顯著增加這一新問(wèn)題。

HDMI接口作為一種熱插拔端口，其設(shè)計(jì)易受到靜電放電的損害，造成內(nèi)部芯片的損壞，尤其是在與用戶終端或帶電電纜的連接過(guò)程中。普通的防護(hù)方案或許會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸造成一定影響，隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品需求的持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)ESD保護(hù)器件性能加強(qiáng)的需求也越來(lái)越強(qiáng)烈。此方案采用集成四通道保護(hù)、超低容值、低漏電的ESD靜電防護(hù)器件 ，在不影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)那疤嵯聺M足HDMI兼容性測(cè)試規(guī)范(CTS)的信號(hào)完整性和阻抗要求，讓后端的電路得到有效防護(hù)。

HDMI的引腳配置

HDMI的ESD防護(hù)

針對(duì)每條差分線承受的最大3.3V工作電壓，特別是在極高速數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境下，ESD防護(hù)器件的作用顯得尤為關(guān)鍵。ESD防護(hù)在瞬態(tài)事件突發(fā)時(shí)，需憑借超低線間電容來(lái)維持電路安全，同時(shí)絲毫不減損信號(hào)的純凈度與完整性。鑒于TVS與電路并聯(lián)的布局，遭遇ESD沖擊時(shí)，電路承受的電壓即等同于ESD防護(hù)器件的鉗位電壓，故確保鉗位電壓盡可能低。因此，理想的保護(hù)器件應(yīng)兼具低ESD峰值鉗位電壓和低動(dòng)態(tài)電阻的優(yōu)越特性，以有效限制電壓尖峰并減少能量損耗。這對(duì)HDMI在選擇ESD防護(hù)器件時(shí)需要考慮如下要求：

確保信號(hào)完整性，實(shí)現(xiàn)極高的二極管開(kāi)關(guān)速度和極低的線電容

經(jīng)過(guò)若干次ESD沖擊后，防護(hù)性能不退化且泄漏保持在較低水平

器件封裝尺寸小，PCB設(shè)計(jì)空間充足

PCB設(shè)計(jì)層面，對(duì)RF（射頻）信號(hào)的布線進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)高效封裝布局

應(yīng)用示例

我們?yōu)镠DMI 2.0接口提供了兩種不同封裝的防護(hù)器件，專為保護(hù)該接口的高速差分線路而設(shè)計(jì)，型號(hào)分別為SEUC10F5V4UB和SEUC236T5V4U。其結(jié)電容僅有0.4pF，可保護(hù)四條高速數(shù)據(jù)線。它的工作電壓為 5 V，最小擊穿電壓為 6V，符合IEC 61000-4-2 (ESD)規(guī)范，在 ±15kV（空氣）和 ±8kV（接觸）下提供瞬變保護(hù)。

由于一個(gè)SEUC10F5V4UB可以保護(hù)兩個(gè)差分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)，因此可以使用兩個(gè)SEUC10F5V4UB來(lái)保護(hù)三個(gè) TMDS通道和一個(gè) TMDS時(shí)鐘通道，而SEUC236T5V4U可用于防護(hù)DDC時(shí)鐘和數(shù)據(jù)通道。該器件的流通式封裝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了 PCB布局，減少布線過(guò)程中的不連續(xù)性，促進(jìn)了信號(hào)完整性和系統(tǒng)穩(wěn)定性的提升。

型號(hào)參數(shù)

電氣特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表1 SEUC10F5V4UB電氣特性表

表2 SEUC236T5V4U電氣特性表

總結(jié)與結(jié)論

由于HDMI在家庭娛樂(lè)和智能辦公中的重要作用，保護(hù)HDMI接口免受ESD靜電損害極為關(guān)鍵。ELECSUPER SEMI為各型號(hào)的HDMI接口提供值得信賴的保護(hù)器件。以上解決方案是保護(hù) HDMI 2.0的優(yōu)選之策，確保消費(fèi)者能夠高品質(zhì)享受視聽(tīng)體驗(yàn)的流暢無(wú)阻。

審核編輯 黃宇