為保護HDMI的高速TMDS線路,良好的ESD保護設計避不可少,。由于HDMI 1.3的速度快,,而且越來越多的設備采用多個HDMI接口,所以對ESD保護方案提出了一些新要求,。首選,,低電容ESD保護對于高速條件下保持數(shù)據(jù)的完整性非常關鍵。其次,,多個HDMI端口限制了器件和布線的空間選擇,,同時還要考慮它們相互間的影響,這要求保護器件的封裝尺寸要小,。最后,,價格也是一個重要的考慮因素。
為滿足既能有效進行ESD保護,,又不影響高速信號傳輸?shù)囊?,泰科電子旗下的瑞侃電路保護部門推出了PESD器件。該器件的電容極低,、漏電流極小,、ESD防護快速有效,而且價格低于低電容硅器件,。因此,,在高速數(shù)據(jù)傳輸條件下,PESD器件擁有更佳的保護應用特性,,已成功應用于HDMI 1.3和USB2.0等多種高速接口電路,。
為了實現(xiàn)良好的ESD保護,ESD抑制器布局布線也非常有講究,。簡單地講,,應把ESD抑制器直接放置在連接器的后面。ESD抑制器應該是第一個遭遇ESD瞬變的板級元件,。然后,,在實際可行的情況下,,任何需要保護的芯片均應盡可能地遠離ESD抑制器,以減輕IC所承受的ESD應力,。
PESD器件安裝位置的相對優(yōu)先級,,按從高到低的順序排列如下:設置于作為系統(tǒng)屏蔽(機殼)中的入口的連接器的內(nèi)部;安放于電路板跡線與連接器插腳相互作用的位置,;放置于電路板上緊挨在連接器后面的位置,;位于可以高效耦合至I/O線路的性能穩(wěn)定且未受保護的傳輸線路;設置于數(shù)據(jù)傳輸線路上的一個串聯(lián)阻性元件之前,;位于數(shù)據(jù)傳輸線路上的一個分支點之前,;靠近IC。
另一個需要考慮的布局問題是PESD到被保護IC的距離,,以及耦合電阻的選擇,。PESD到被保護IC距離應降至最小。需要保護的IC通常自身帶有ESD保護,,但這只屬于器件級的防護,,且一致性較差,需要PESD器件協(xié)助/耦合到設備/系統(tǒng)級的ESD防護,。隨著與傳輸線路之間距離的增加,,ESD抑制器越發(fā)與受其保護的信號線“隔離”開來。與電路板走線相關聯(lián)的電感,以及任何的封裝寄生電感都將在保護電路中加入阻抗,,成為PESD電壓抑制器和IC間的耦合阻抗,。因為IC芯片將要承受抑制器兩端和耦合阻抗兩端的電壓之和,所以理想的設計應使PESD盡可能多承受應力,,同時保證兩級防護間沒有遺漏的“死角”,。當然,,多個高頻信號通道的布線有其自己的要求,,既要保證傳輸,又要避免相互影響,。
最后,,機殼(框架)的地應是ESD基準,而不是信號(數(shù)字)地,,其目的是把ESD從信號環(huán)境中屏蔽出去,。使ESD TVS保護器件以機殼的地為基準,可免受那些不希望的噪聲效應(如接地反跳)的影響,,從而盡量保持“干凈”的信號(數(shù)據(jù))環(huán)境,。
圖中展示了PESD器件對HDMI接口電路進行保護的典型應用圖。
HDMI接口電路中典型的ESD保護設計原理圖