hdmi接口esd保护元件选型（HDMI的ESD防护设计）

如何连接DVD播放机HDMI ESD保护设计

HDMI简介

高分辨率多媒体接口(HDMI)是一种未压缩的全数字音频/视频接口。它提供了视频/音频源设备和接收设备之间的高速接口，例如连接DVD播放器和数字显示器。现在HDMI硅芯片的数字信号传输速度可以达到10.2Gbps，电路制造商不断降低其器件中晶体管、互连和绝缘层的最小尺寸，从而使高速器件的结构变得更小，最终导致器件在更低的能级下更容易受到击穿效应的影响。

HDMI接口是一个很容易在瞬间损坏的外接端口，用来连接客户端或者直播线。HDMI接口的内部ESD保护不足以保护图像芯片不受损坏。为了保证端口的性能，消费电子厂商需要加强HDMI端口的ESD性能，即如何根据全球公认的ESD标准IEC61000-4-2对HDMI端口进行加固，满足HDMI兼容性测试规范(CTS)的信号完整性和阻抗要求。

ESD简介

ESD在英语中代表静电放电，意思是 静电放电 ESD是本世纪中叶以来形成的一门研究静电的产生和衰减、静电放电模型、静电放电效应如电流热(火花)效应(如静电引起的点火和爆炸)和电磁效应(如电磁干扰)的学科。在高速接口电路的设计中，静电放电的电磁场效应越来越受到重视，如电磁干扰和电磁兼容。这种突然放电可能是由直接接触或静电场引起的。虽然ESD对人体的危害很少，但对敏感的电子设备却是致命的。HDMI图像芯片由硅片制成，几何尺寸非常小，对ESD非常敏感。这些图像芯片大多内部集成了ESD保护；，这种措施只能在受控的制造环境中提供保护[1]。现实世界中，用户经常触摸HDMI之类的接口，会造成ESD。IEC61000-4-2标准中定义了各种损坏程度。人走在地毯上，15KV的累积电压很常见。ESD很容易损坏甚至破坏内部集成电路。

IEC61000-4-2标准参考人体模型(HBM)并模仿人体的各种ESD现象。IEC61000-4-2分为四个测试等级。消费电子一般按照IEC61000-4-2规范第四级测试8KV接触，15KV空气。虽然ESD脉冲持续时间很短，但其电压和电流幅度足以破坏敏感的集成电路。与本标准相关的波形如下所示。

图1根据IEC 61000-4-2的ESD脉冲波形

3.HDMI的ESD保护要求

-极高的二极管开关速度(纳秒)和超低线电容(1pF)可以保证信号的完整性；

—经过几次ESD冲击后，ESD保护性能没有下降；

-即使在数百次ESD放电后，泄漏仍然很低；

—以较小的占地面积实现更高的集成度；

PCB级射频布线的优化封装；

—完全满足HDMI 1.3规范的要求；

用于HDMI的ESD0524P

可以直接用在两对100欧姆的差分阻抗信号线中，不考虑它的板型、层数、厚度和电路板的材料。为了促进高速快速动作电路的设计，只有0.5mm间隙的小型无铅封装ESD0524P非常适合流线型布局。这种紧密间隙封装设计有助于减少布线不连续性，提高共模噪声抑制。

针对流线型高速信号线的设计，满足信号线的阻抗要求，ESD0524P的特殊设计提供了ESD的四线保护要求，符合IEC61000-4-2 ESD标准(8 kV接触ESD和15KV空气ESD)，提供了出色的箝位电压特性，降低了HDMI芯片的过压应力，提高了整个HDMI系统的可靠性！

图2用于HDMI应用的YINT的ESD0524P流通布局

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高清晰度多媒体接口应用保护装置，ESD0524P的时域反射仪和眼图性能图3、图四分别显示了四层和2层高清晰度多媒体接口评估板的时域反射仪结果。两个结果都表明时域反射仪符合HDMI CTS要求（差分阻抗为100欧姆15%)。

用于高清晰度多媒体接口的ESD0524P

图3: ESD0524P 4层HDMI TDR结果

图5: ESD0524P HDMI眼图结果(1.48千兆位/秒)

图4: ESD0524P 2层HDMI TDR结果

图6: ESD0524P HDMI眼图结果(2.25Gbps)

电气特性(温度=25摄氏度)

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