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USB2.0接口保護(hù)方案

USB2.0 端口常用于提供電源，并經(jīng)常為外設(shè)以及便攜電子產(chǎn)品充電。

根據(jù) USB2.0 標(biāo)準(zhǔn)，USB 的電源應(yīng)當(dāng)在 4.75V 至 5.25V 之間，提供至少為 0.5A 的連續(xù)電流。

USB2.0典型的故障包：感應(yīng)式尖峰電壓、連接到高電壓充電器上（用戶操作失誤）、連接到供電質(zhì)量遭受污染的電源。

感應(yīng)發(fā)生的電壓尖峰值可以超過 8V ，并損壞未采取保護(hù)措施的外設(shè)。尖峰電壓現(xiàn)象發(fā)生在電源總線上存在一定的電感且電流發(fā)生了快速變化的情況下。

電流的快速改變可能來自于外設(shè)熱插拔、內(nèi)部系統(tǒng)關(guān)機(jī)、或其它內(nèi)部供電波動(dòng)現(xiàn)象。

簡而言之，USB 設(shè)備可能承受超過 5V 的電壓，應(yīng)當(dāng)針對(duì)這種情況采取保護(hù)措施。

推薦使用的器件：
ESDSRV05-4，ESDSR05 等

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USB3.0接口電路保護(hù)方案

USB3.0

—— 也被認(rèn)為是 Super Speed USB；

——為那些與 PC 或音頻/高頻設(shè)備相連接的各種設(shè)備提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口。

新的 USB 3.0在保持與 USB 2.0的兼容性的同時(shí)，還提供了下面的幾項(xiàng)增強(qiáng)功能：

● 極大提高了帶寬——高達(dá)5Gbps 全雙工（USB2.0則為480Mbps 半雙工）；
● 實(shí)現(xiàn)了更好的電源管理；
● 能夠使主機(jī)為器件提供更多的功率，從而實(shí)現(xiàn) USB——充電電池、LED 照明和迷你風(fēng)扇等應(yīng)用；
● 能夠使主機(jī)更快地識(shí)別器件；

● 新的協(xié)議使得數(shù)據(jù)處理的效率更高。

針對(duì)USB3.0 /5G速率的要求，音特電子YINT設(shè)計(jì)并生產(chǎn)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(hù)。

音特ESD0524P符合下述標(biāo)準(zhǔn)：

標(biāo)準(zhǔn)	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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HDMI接口電路保護(hù)方案

對(duì)于HDMI 1.3 ，僅有0.3PF 的超低電容靜電保護(hù)設(shè)備

HDMI 簡介：

高分辨率多媒體接口（HDMI）是一種無壓縮的全數(shù)字音頻/視頻接口。它為視頻/音頻源設(shè)備與接收設(shè)備間提供了高速接口，如連接DVD機(jī)和數(shù)字顯示器?，F(xiàn)在的HDMI硅片的數(shù)字信號(hào)傳輸速度可達(dá)到10.2Gbps。電路制造商持續(xù)不斷地縮小它們的器件中的晶體管、互連和絕緣層的最小尺寸，從而使高速器件的結(jié)構(gòu)更小，最終導(dǎo)致器件在較低的能級(jí)也更易于因擊穿效應(yīng)而損壞。

HDMI接口即是一種易受瞬間破壞的外接端口，用于連接用戶端或帶電電纜。HDMI接口的內(nèi)部ESD保護(hù)不足以使圖像芯片免受破壞。為了確保該端口的性能，消費(fèi)電子制造商們需要加強(qiáng)HDMI端口的ESD性能，即如何在滿足 HDMI兼容性測(cè)試規(guī)范(CTS)的信號(hào)完整性和阻抗要求的同時(shí)，根據(jù)全球認(rèn)同的ESD標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-2硬化HDMI端口。

ESD靜電保護(hù)簡介：

ESD 是代表英文ElectroStatic Discharge 即"靜電放電"的意思。ESD 是本世紀(jì)中期以來形成的以研究靜電的產(chǎn)生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應(yīng)如電流熱（火花）效應(yīng)（如靜電引起的著火與爆炸）及和電磁效應(yīng)（如電磁干擾）等的學(xué)科。在高速接口電路設(shè)計(jì)中，對(duì)靜電放電的電磁場(chǎng)效應(yīng)如電磁干擾（EMI）及電磁兼容性（EMC）問題越來越重視。這種突然放電可能是由于直接接觸或靜電場(chǎng)的產(chǎn)生而引起的。盡管ESD 對(duì)人體的傷害并不多見，但對(duì)敏感電子器件卻是致命的。HDMI 圖像芯片采用幾何尺寸非常小的硅片制造，對(duì)ESD非常敏感。大多數(shù)這類圖像芯片內(nèi)部均集成了ESD 保護(hù)；但是，這種措施僅能提供受控制造環(huán)境中的保護(hù)[1]。在現(xiàn)實(shí)世界中，用戶經(jīng)常接觸像HDMI 這類接口，因此會(huì)引起ESD。

IEC61000-4-2 標(biāo)準(zhǔn)中定義了各種破壞程度。當(dāng)人在地毯上行走時(shí)，累積電壓15KV 是很常見的。ESD 容易損壞甚至摧毀內(nèi)部集成電路。

ESD0524P for HDMI

IEC61000-4-2 標(biāo)準(zhǔn)參考人體模型(HBM)，效仿人體的各種ESD現(xiàn)象。IEC61000-4-2 分為四種測(cè)試程度，消費(fèi)電子一般根據(jù)IEC61000-4-2 規(guī)范的第四級(jí)測(cè)試：8KV 接觸和15KV空氣。盡管ESD 脈沖持續(xù)時(shí)間短，其電壓和電流幅度足以破壞敏感的IC。該標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的波形如下圖：

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

3 . HDMI的ESD保護(hù)要求

— 非常高的二極管開關(guān)速度(納秒級(jí))和超低線電容(<1pF)可以確保信號(hào)完整性；
— 經(jīng)受若干次ESD靜電沖擊之后，ESD靜電保護(hù)性能沒有退化；
— 即使經(jīng)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(shí)現(xiàn)最高的集成度；
— PCB 層面的RF 布線優(yōu)化封裝；
— 完全符合HDMI 1.3 規(guī)范要求；

ESD0524P for HDMI：

可以直接使用于2對(duì)100歐的差分阻抗信號(hào)線，無論它的板式，層數(shù)，厚度以及電路板的材質(zhì) ，對(duì)于促進(jìn)高速快效電路設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì) 可以幫助減小布線的不連續(xù)性及增加共模噪聲抑制。

對(duì)于流線型高速信號(hào)線設(shè)計(jì) 和滿足信號(hào)線阻抗要求，ESD0524P的特殊設(shè)計(jì) 提供了ESD 的4線保護(hù)要求，符合IEC61000-4-2 ESD標(biāo)準(zhǔn)（±8KV CONTACT ESD 和 ±15KV Air ESD） , 同時(shí)提供卓越的嵌位電壓特性，減少HDMI芯片的過壓應(yīng)力，提高HDMI 整體系統(tǒng)的可靠性！

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

測(cè)試結(jié)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(dú)特封裝設(shè)計(jì) ，使它成為一個(gè)卓越的HDMI應(yīng)用保護(hù)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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音特研發(fā)組:www.www.ztby8.com

IEEE 1394接口的電路保護(hù)

IEEE1394接口是蘋果公司開發(fā)的串行標(biāo)準(zhǔn)，俗稱火線接口（firewire）。

同USB一樣，IEEE1394也支持外設(shè)熱插拔，可為外設(shè)提供電源，省去了外設(shè)自帶的電源，能連接多個(gè)不同設(shè)備，支持同步數(shù)據(jù)傳輸。

廣泛應(yīng)用于局域多媒體互連，如PC，攝像機(jī)，錄像機(jī)，打印機(jī)，掃描儀等的互連。

IEEE1394規(guī)定的電纜是6芯線，電纜外層有一層總屏蔽，其中有兩對(duì)屏蔽雙絞線，一對(duì)用于傳送數(shù)據(jù)，另一對(duì)用于傳送時(shí)鐘信號(hào)。一對(duì)電源線,為總線上處于等待方式的設(shè)備供電，或者直接給低功耗外圍設(shè)備供電。

掌上設(shè)備使用的更軟的線，去掉了電源線，使用4芯接口。

IEEE 1394使用低電壓差分信號(hào)系統(tǒng)（工作電壓介于1.20V至2.00V之間），最大數(shù)據(jù)傳輸率為400 Mbps（1394a）至1,600 Mbps（1394b）。到達(dá)該數(shù)據(jù)傳輸率范圍時(shí)，應(yīng)最小化抑制器的電容量。

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

同時(shí)也需要防止30VDC電源總線受到ESD和過電流的危害。