接口通用方案解决方案-音特电子

LVDS 的 ESD 保护

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USB2.0接口保护方案

USB2.0 端口常用于提供电源，并经常为外设以及便携电子产品充电。

根据 USB2.0 标准，USB 的电源应当在 4.75V 至 5.25V 之间，提供至少为 0.5A 的连续电流。

USB2.0典型的故障包：感应式尖峰电压、连接到高电压充电器上（用户操作失误）、连接到供电质量遭受污染的电源。

感应发生的电压尖峰值可以超过 8V ，并损坏未采取保护措施的外设。尖峰电压现象发生在电源总线上存在一定的电感且电流发生了快速变化的情况下。

电流的快速改变可能来自于外设热插拔、内部系统关机、或其它内部供电波动现象。

简而言之，USB 设备可能承受超过 5V 的电压，应当针对这种情况采取保护措施。

推荐使用的器件：
ESDSRV05-4，ESDSR05 等

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关键词：USB2.0保护方案、ESDSRV05-4、ESDSR05。

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USB3.0接口电路保护方案

USB3.0

—— 也被认为是 Super Speed USB；

——为那些与 PC 或音频/高频设备相连接的各种设备提供了一个标准接口。

新的 USB 3.0在保持与 USB 2.0的兼容性的同时，还提供了下面的几项增强功能：

● 极大提高了带宽——高达5Gbps 全双工（USB2.0则为480Mbps 半双工）；
● 实现了更好的电源管理；
● 能够使主机为器件提供更多的功率，从而实现 USB——充电电池、LED 照明和迷你风扇等应用；
● 能够使主机更快地识别器件；

● 新的协议使得数据处理的效率更高。

针对USB3.0 /5G速率的要求，音特电子YINT设计并生产的ESD0524P， DFN-10-2.5x1.0x0.6-0.5 封装，电容量在0.6PF，超小空间特性,可以满足4路线保护。

音特ESD0524P符合下述标准：

标准	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

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关键词：USB3.0接口保护、ESD0524P。

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HDMI接口电路保护方案

对于HDMI 1.3 ，仅有0.3PF 的超低电容静电保护设备

HDMI 简介：

高分辨率多媒体接口（HDMI）是一种无压缩的全数字音频/视频接口。它为视频/音频源设备与接收设备间提供了高速接口，如连接DVD机和数字显示器。现在的HDMI硅片的数字信号传输速度可达到10.2Gbps。电路制造商持续不断地缩小它们的器件中的晶体管、互连和绝缘层的最小尺寸，从而使高速器件的结构更小，最终导致器件在较低的能级也更易于因击穿效应而损坏。

HDMI接口即是一种易受瞬间破坏的外接端口，用于连接用户端或带电电缆。HDMI接口的内部ESD保护不足以使图像芯片免受破坏。为了确保该端口的性能，消费电子制造商们需要加强HDMI端口的ESD性能，即如何在满足 HDMI兼容性测试规范(CTS)的信号完整性和阻抗要求的同时，根据全球认同的ESD标准IEC61000-4-2硬化HDMI端口。

ESD静电保护简介：

ESD 是代表英文ElectroStatic Discharge 即"静电放电"的意思。ESD 是本世纪中期以来形成的以研究静电的产生与衰减、静电放电模型、静电放电效应如电流热（火花）效应（如静电引起的着火与爆炸）及和电磁效应（如电磁干扰）等的学科。在高速接口电路设计中，对静电放电的电磁场效应如电磁干扰（EMI）及电磁兼容性（EMC）问题越来越重视。这种突然放电可能是由于直接接触或静电场的产生而引起的。尽管ESD 对人体的伤害并不多见，但对敏感电子器件却是致命的。HDMI 图像芯片采用几何尺寸非常小的硅片制造，对ESD非常敏感。大多数这类图像芯片内部均集成了ESD 保护；但是，这种措施仅能提供受控制造环境中的保护[1]。在现实世界中，用户经常接触像HDMI 这类接口，因此会引起ESD。

IEC61000-4-2 标准中定义了各种破坏程度。当人在地毯上行走时，累积电压15KV 是很常见的。ESD 容易损坏甚至摧毁内部集成电路。

ESD0524P for HDMI

IEC61000-4-2 标准参考人体模型(HBM)，效仿人体的各种ESD现象。IEC61000-4-2 分为四种测试程度，消费电子一般根据IEC61000-4-2 规范的第四级测试：8KV 接触和15KV空气。尽管ESD 脉冲持续时间短，其电压和电流幅度足以破坏敏感的IC。该标准相关的波形如下图：

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

3 . HDMI的ESD保护要求

— 非常高的二极管开关速度(纳秒级)和超低线电容(<1pF)可以确保信号完整性；
— 经受若干次ESD静电冲击之后，ESD静电保护性能没有退化；
— 即使经过几百次ESD静电放电之后，泄漏保持为低；
— 以小的占位面积实现最高的集成度；
— PCB 层面的RF 布线优化封装；
— 完全符合HDMI 1.3 规范要求；

ESD0524P for HDMI：

可以直接使用于2对100欧的差分阻抗信号线，无论它的板式，层数，厚度以及电路板的材质，对于促进高速快效电路设计，ESD0524P 这种小型无铅且只有0.5mm间矩封装非常适合于流线布局，这种紧密间矩的封装设计可以帮助减小布线的不连续性及增加共模噪声抑制。

对于流线型高速信号线设计和满足信号线阻抗要求，ESD0524P的特殊设计提供了ESD 的4线保护要求，符合IEC61000-4-2 ESD标准（±8KV CONTACT ESD 和 ±15KV Air ESD） , 同时提供卓越的嵌位电压特性，减少HDMI芯片的过压应力，提高HDMI 整体系统的可靠性！

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

测试结果和建议：

这种低电容，低嵌位电压，和低操作电压，再加上它的独特封装设计，使它成为一个卓越的HDMI应用保护装置，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).