接口EMC解决方案-音特电子

附件：音特電子USB2.0接口電路保(bao)護方案(an)

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關(guan)鍵詞：USB2.0保護方案、ESDSRV05-4、ESDSR05。

USB3.0接口電路保護方案

USB3.0

—— 也被認為是(shi) Super Speed USB；

——為那些與 PC ;或音(yin)頻/高頻設備相連接的各種設備提(ti)供(gong)了(le)一個標準接口。

新的(de) USB 3.0在保持(chi)與 USB 2.0的(de)兼容性的(de)同時(shi)，還提(ti)供了下面的(de)幾項(xiang)增強(qiang)功(gong)能：

● 極大提高了帶寬——高達5Gbps 全雙工（USB2.0則為480Mbps 半雙工）；
● 實現了更好的電源管理；
● 能夠使主機為器件提供更多的功率，從而實現 USB——充電電池、LED 照明和迷你風扇等應用；
● 能夠使主機更快地(di)識(shi)別器件；

● 新的協議使得數據處理的效率更高。

針對USB3.0 /5G速率的要求，音特電子YINT設計并生產的ESD0524P， DFN-10-2.5x1.0x0.6-0.5 封裝，電容量在0.6PF，超小空間特性,可以滿足4路線保護。

音特ESD0524P符合下述標準(zhun)：

標準	值
IEC 61000-4-2 (ESD)	±15kV (air),±12kV (contact)
IEC 61000-4-5 (Lightning)	5A (8/20μs)
IEC 61000-4-4 (EFT)	40A (5/50ns)
Operating Temperature	- 55 to +125 °C
Storage Temperature	- 55 to +150 °C

附件：音特電子USB3.0接(jie)口(kou)電路保護方案

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關鍵詞：USB3.0接口(kou)保護、ESD0524P。

HDMI接口電路保護方案

對于HDMI 1.3 ，僅有0.3PF 的超低電容靜電保護設備

HDMI 簡介：

高(gao)分辨(bian)率(lv)多媒(mei)體接口（HDMI）是一種無壓縮(suo)的(de)(de)全數字音頻/視(shi)頻接口。它為視(shi)頻/音頻源設備(bei)與(yu)接收設備(bei)間(jian)提供(gong)了高(gao)速接口，如連接DVD機和(he)數字顯示器。現(xian)在(zai)的(de)(de)HDMI硅片的(de)(de)數字信號(hao)傳輸速度可達到10.2Gbps。電路(lu)制(zhi)造商持續不斷地縮(suo)小它們的(de)(de)器件(jian)中的(de)(de)晶體管、互連和(he)絕緣層的(de)(de)最(zui)(zui)小尺寸，從而(er)使高(gao)速器件(jian)的(de)(de)結構更(geng)小，最(zui)(zui)終導致(zhi)器件(jian)在(zai)較(jiao)低(di)的(de)(de)能級也更(geng)易于(yu)因擊(ji)穿效應而(er)損壞(huai)。

HDMI接口即是一種易受(shou)瞬間(jian)破壞的(de)外接端口，用(yong)于連接用(yong)戶端或帶電電纜。HDMI接口的(de)內部ESD保(bao)(bao)護(hu)不足以使(shi)圖像芯片(pian)免受(shou)破壞。為了確保(bao)(bao)該端口的(de)性(xing)能，消費(fei)電子制造商們(men)需要(yao)加強HDMI端口的(de)ESD性(xing)能，即如何在滿足 HDMI兼容性(xing)測試(shi)規范(CTS)的(de)信號完整性(xing)和(he)阻抗要(yao)求的(de)同時，根(gen)據(ju)全球認同的(de)ESD標準IEC61000-4-2硬化(hua)HDMI端口。

ESD靜電保護簡介：

ESD 是代表英文ElectroStatic Discharge 即"靜電放電"的意思。ESD 是本世紀中期以來形成的以研究靜電的產生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應如電流熱（火花）效應（如靜電引起的著火與爆炸）及和電磁效應（如電磁干擾）等的學科。在高速接口電路設計中，對靜電放電的電磁場效應如電磁干擾（EMI）及電磁兼容性（EMC）問(wen)題越(yue)來越(yue)重視。這種(zhong)突然放電可能是(shi)(shi)由于(yu)直(zhi)接(jie)(jie)接(jie)(jie)觸或靜電場(chang)的(de)產(chan)生而引起的(de)。盡管ESD 對(dui)人體的(de)傷害并不多(duo)見，但對(dui)敏感(gan)電子器件卻(que)是(shi)(shi)致命的(de)。HDMI 圖像(xiang)芯片采用(yong)幾何(he)尺寸非常小(xiao)的(de)硅片制(zhi)造，對(dui)ESD非常敏感(gan)。大多(duo)數這類(lei)圖像(xiang)芯片內(nei)部均集成了ESD 保護；但是(shi)(shi)，這種(zhong)措(cuo)施僅能提供(gong)受控制(zhi)造環境中的(de)保護[1]。在現實世(shi)界中，用(yong)戶經常接(jie)(jie)觸像(xiang)HDMI 這類(lei)接(jie)(jie)口，因此會(hui)引起ESD。

IEC61000-4-2 標準中(zhong)定義了(le)各種破壞程度。當人在(zai)地(di)毯上行走時(shi)，累(lei)積電壓15KV 是很常見的。ESD 容易損壞甚(shen)至摧(cui)毀內部集成(cheng)電路。

ESD0524P for HDMI

IEC61000-4-2 標準參考(kao)人(ren)體模型(xing)(HBM)，效(xiao)仿(fang)人(ren)體的(de)(de)各(ge)種ESD現象。IEC61000-4-2 分為四種測試程度(du)，消費電子一般根據IEC61000-4-2 規范的(de)(de)第四級(ji)測試：8KV 接觸和(he)15KV空氣。盡管ESD 脈(mo)沖持續時間短(duan)，其電壓和(he)電流幅度(du)足以破(po)壞敏感的(de)(de)IC。該(gai)標準相關的(de)(de)波形(xing)如下圖：

Figure 1 ESD pulse waveform according to IEC 61000-4-2

3 . HDMI的ESD保護要求

— 非常高的二極管開關速度(納秒級)和超低線電容(<1pF)可以確保信號完整性；
— 經受若干次ESD靜電沖擊之后，ESD靜電保護性能沒有退化；
— 即使經過幾百次ESD靜電放電之后，泄漏保持為低；
— 以小的占位面積實現最高的集成度；
— PCB 層面的RF 布線優化封裝；
    — 完全(quan)符合HDMI 1.3 規范要(yao)求；

ESD0524P for HDMI：

可以直接使用于2對100歐的差分阻抗信號線，無論它的板式，層數，厚度以及電路板的材質，對于促進高速快效電路設計，ESD0524P 這種小型無鉛且只有0.5mm間矩封裝非常適合于流線布局，這種緊密間矩的封裝設計可以幫助減小布線的不連續性及增加共模噪聲抑制。

對于流線型高速信號線設計和滿足信號線阻抗要求，ESD0524P的特殊設計提供了ESD 的4線保護要求，符合IEC61000-4-2 ESD標準（±8KV CONTACT ESD 和 ±15KV Air ESD） , 同時提供卓越的嵌位電壓特性，減少HDMI芯片的過壓應力，提高HDMI 整體系統的可靠性！

Figure 2 Flow-through layout of YINT‘S ESD0524P for HDMI Applications

測試結果和建議：

這種低電容，低嵌位電壓，和低操作電壓，再加上它的獨特封裝設計，使它成為一個卓越的HDMI應用保護裝置，ESD0524P’S TDR and eye pattern performance Figure 3 、Figure 4
respectively, show the TDR results on 4-layer and 2-layer HDMI evaluation boards. Both results show that the TDR has met, and is well within, the HDMI CTS requirement (100 Ohm ± 15% for differential impedance).

ESD0524P for:

Figure 3: ESD0524P 4-Layer HDMI TDR Result Figure 5: ESD0524P HDMI Eye Pattern Result
(1.48Gbps)

Figure 4: ESD0524P 2-Layer HDMI TDR Result Figure 6: ESD0524P HDMI Eye Pattern Result
  (2.25Gbps)

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IEEE 1394接口的電路保護

IEEE1394接口是蘋果公司開發(fa)的串行標準，俗(su)稱火線接口（firewire）。

同(tong)USB一樣，IEEE1394也(ye)支(zhi)持外設(she)熱(re)插(cha)拔，可為外設(she)提供電源(yuan)，省去了外設(she)自帶的電源(yuan)，能連接多(duo)個不同(tong)設(she)備，支(zhi)持同(tong)步數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)。

廣(guang)泛應用于局域多媒體互連，如PC，攝像機(ji)(ji)，錄像機(ji)(ji)，打印機(ji)(ji)，掃描儀等的(de)互連。

IEEE1394規定的電纜是(shi)6芯(xin)線(xian)，電纜外(wai)層有(you)一層總屏蔽(bi)，其中(zhong)有(you)兩(liang)對屏蔽(bi)雙(shuang)絞線(xian)，一對用(yong)(yong)于傳送數據，另一對用(yong)(yong)于傳送時(shi)鐘信號。一對電源(yuan)線(xian),為總線(xian)上處(chu)于等(deng)待方式的設(she)備供電，或(huo)者直接給低功耗外(wai)圍設(she)備供電。

掌(zhang)上(shang)設(she)備(bei)使(shi)用的更軟的線，去掉(diao)了電源線，使(shi)用4芯(xin)接口。

IEEE 1394使用低電(dian)壓(ya)差分信號系(xi)統（工作電(dian)壓(ya)介于1.20V至2.00V之間），最大(da)數據傳輸(shu)率為(wei)400 Mbps（1394a）至1,600 Mbps（1394b）。到達該數據傳輸(shu)率范圍(wei)時，應最小化抑制器的電(dian)容量。

需避免受到 ESD 影響的信號線路包括：TPA+、TPA-、TPB+和(he)TPB-。

同時也需要防(fang)止30VDC電源總線受到ESD和(he)過電流的危害。