方案簡介

HDMI(高清多媒體接口)是一種全數(shù)字化視頻和聲音發(fā)送接口，可以發(fā)送未壓縮的音頻及視頻信號，廣泛應用如消費類產品上，如機頂盒、DVD播放器、個人計算機、電視、游戲主機、綜合擴大機、數(shù)字音響與電視機等設備。HDMI 2.0支持4K，帶寬可達到18Gbps，支持3840×2160分辨率和50FPS、60FPS幀率。HDMI電路制造商不斷致力于微縮其元器件內的晶體管、連接線路及絕緣層的極限尺寸，以此實現(xiàn)高速電子元件的小型化設計。雖促進了設備結構的緊湊化，卻也引發(fā)了在低能量水平下，器件因擊穿效應導致的損壞風險顯著增加這一新問題。

HDMI接口作為一種熱插拔端口，其設計易受到靜電放電的損害，造成內部芯片的損壞，尤其是在與用戶終端或帶電電纜的連接過程中。普通的防護方案或許會對數(shù)據(jù)的傳輸造成一定影響，隨著消費類電子產品需求的持續(xù)增長，對ESD保護器件性能加強的需求也越來越強烈。此方案采用集成四通道保護、超低容值、低漏電的ESD靜電防護器件 ，在不影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)那疤嵯聺M足HDMI兼容性測試規(guī)范(CTS)的信號完整性和阻抗要求，讓后端的電路得到有效防護。

HDMI的引腳配置

HDMI的ESD防護

針對每條差分線承受的最大3.3V工作電壓，特別是在極高速數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境下，ESD防護器件的作用顯得尤為關鍵。ESD防護在瞬態(tài)事件突發(fā)時，需憑借超低線間電容來維持電路安全，同時絲毫不減損信號的純凈度與完整性。鑒于TVS與電路并聯(lián)的布局，遭遇ESD沖擊時，電路承受的電壓即等同于ESD防護器件的鉗位電壓，故確保鉗位電壓盡可能低。因此，理想的保護器件應兼具低ESD峰值鉗位電壓和低動態(tài)電阻的優(yōu)越特性，以有效限制電壓尖峰并減少能量損耗。這對HDMI在選擇ESD防護器件時需要考慮如下要求：

確保信號完整性，實現(xiàn)極高的二極管開關速度和極低的線電容

經過若干次ESD沖擊后，防護性能不退化且泄漏保持在較低水平

器件封裝尺寸小，PCB設計空間充足

PCB設計層面，對RF（射頻）信號的布線進行優(yōu)化，實現(xiàn)高效封裝布局

應用示例

我們?yōu)镠DMI 2.0接口提供了兩種不同封裝的防護器件，專為保護該接口的高速差分線路而設計，型號分別為SEUC10F5V4UB和SEUC236T5V4U。其結電容僅有0.4pF，可保護四條高速數(shù)據(jù)線。它的工作電壓為 5 V，最小擊穿電壓為 6V，符合IEC 61000-4-2 (ESD)規(guī)范，在 ±15kV（空氣）和 ±8kV（接觸）下提供瞬變保護。

由于一個SEUC10F5V4UB可以保護兩個差分數(shù)據(jù)對，因此可以使用兩個SEUC10F5V4UB來保護三個 TMDS通道和一個 TMDS時鐘通道，而SEUC236T5V4U可用于防護DDC時鐘和數(shù)據(jù)通道。該器件的流通式封裝設計簡化了 PCB布局，減少布線過程中的不連續(xù)性，促進了信號完整性和系統(tǒng)穩(wěn)定性的提升。

型號參數(shù)

電氣特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表1 SEUC10F5V4UB電氣特性表

表2 SEUC236T5V4U電氣特性表

總結與結論

由于HDMI在家庭娛樂和智能辦公中的重要作用，保護HDMI接口免受ESD靜電損害極為關鍵。ELECSUPER SEMI為各型號的HDMI接口提供值得信賴的保護器件。以上解決方案是保護 HDMI 2.0的優(yōu)選之策，確保消費者能夠高品質享受視聽體驗的流暢無阻。

審核編輯 黃宇