CM2030：HDMI發(fā)射端口保護(hù)與接口設(shè)備的卓越之選

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，HDMI接口的保護(hù)和性能優(yōu)化至關(guān)重要。今天我們要介紹的ON Semiconductor公司的CM2030 HDMI發(fā)射端口保護(hù)與接口設(shè)備，就是一款在這方面表現(xiàn)出色的產(chǎn)品。

文件下載：CM2030-A0TR.pdf

產(chǎn)品概述

CM2030專為下一代HDMI主機(jī)接口保護(hù)而設(shè)計(jì)。它采用38引腳TSSOP封裝，集成了ESD保護(hù)、電平轉(zhuǎn)換/隔離、過流輸出保護(hù)和反驅(qū)動(dòng)保護(hù)等功能，還包含一個(gè)用于+5V電源電壓輸出到連接器的硅過流保護(hù)裝置。該產(chǎn)品適用于不需要HDMI認(rèn)證，但能從電平轉(zhuǎn)換器和反驅(qū)動(dòng)保護(hù)中受益的應(yīng)用。

產(chǎn)品特性

電路板兼容性

支持薄介質(zhì)和2層電路板，為設(shè)計(jì)提供了更多的靈活性。

信號(hào)匹配

通過0.05 pF匹配最小化TMDS偏斜，確保信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

長電纜支持

集成I2C加速器，支持長HDMI電纜，滿足不同場景的需求。

直接連接

支持直接連接到CEC微控制器，方便實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的通信。

電平轉(zhuǎn)換

集成I2C電平轉(zhuǎn)換到CMOS電平，包括低邏輯電平電壓，提高了兼容性。

保護(hù)功能

所有外部I/O線集成8 kV ESD保護(hù)和反驅(qū)動(dòng)保護(hù)，有效保護(hù)設(shè)備免受靜電和反向電流的影響。

多端口支持

多端口I2C支持消除了DDC線上對模擬多路復(fù)用器的需求，簡化了設(shè)計(jì)。

布局簡化

匹配的0.5 mm走線間距，簡化了布局設(shè)計(jì)。

環(huán)保合規(guī)

無鉛且符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，符合環(huán)保要求。

應(yīng)用領(lǐng)域

CM2030適用于多種領(lǐng)域，包括PC和消費(fèi)電子、機(jī)頂盒、DVD RW、PC和顯卡等。

引腳描述

CM2030的引腳具有不同的功能和ESD保護(hù)級別。例如，TMDS相關(guān)引腳提供8 kV ESD保護(hù)，CE_REMOTE_IN和LV_SUPPLY等引腳則有不同的邏輯電平輸入和偏置功能。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)引腳的特性進(jìn)行合理的連接和布局。

關(guān)鍵功能解析

反驅(qū)動(dòng)保護(hù)與隔離

在多媒體娛樂系統(tǒng)中，反驅(qū)動(dòng)電流是一個(gè)潛在的問題。當(dāng)I/O引腳電壓超過相關(guān)局部電源電壓時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)反向電流，這可能導(dǎo)致設(shè)備無法正常復(fù)位或損壞內(nèi)部元件。CM2030通過設(shè)計(jì)來阻止反驅(qū)動(dòng)電流，當(dāng)I/O引腳電壓超過其相關(guān)工作電源電壓時(shí)，保證流入任何I/O引腳的電流小于5μA。

顯示數(shù)據(jù)通道（DDC）線路

動(dòng)態(tài)上拉

根據(jù)HDMI規(guī)范，DDC線的最大電容可能接近800 pF，在長電纜的情況下，傳統(tǒng)的上拉電阻可能無法滿足I2C時(shí)序規(guī)范。CM2030內(nèi)置I2C加速器，當(dāng)檢測到電壓電平超過0.3 * 5V_SUPPLY（約1.5V）時(shí)，增加DDC_CLK_OUT和DDC_DAT_OUT線的正轉(zhuǎn)換速率，從而在重載情況下提供更快的上升時(shí)間。

I2C低電平轉(zhuǎn)換

CM2030在DDC_CLK_IN和DDC_DAT_IN線上實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的I2C低電平轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)了兼容性。在ASIC的DDC_XX_IN引腳有4 mA的灌電流時(shí)，即使LV_SUPPLY的開關(guān)控制為2.5V，CM2030也能保證DDC_XX_OUT的電壓增加不超過140 mV。

多端口DDC復(fù)用

通過切換LV_SUPPLY，可以利用其固有的“反驅(qū)動(dòng)”保護(hù)獨(dú)立禁用DDC/HPD塊，實(shí)現(xiàn)低速HDMI信號(hào)的N:1復(fù)用，無需額外的FET開關(guān)。

消費(fèi)電子控制（CEC）

CEC線是一種基于單總線多分支開漏通信的高級命令和控制協(xié)議，運(yùn)行頻率約為1 kHz。CM2030針對CEC線的輸出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換速率進(jìn)行了優(yōu)化，目標(biāo)是小于100 mV/ms，同時(shí)還能進(jìn)行主動(dòng)終端匹配，減少娛樂系統(tǒng)中連接到舊版或設(shè)計(jì)不佳的CEC節(jié)點(diǎn)時(shí)的振鈴和過沖。此外，CM2030還包含一個(gè)內(nèi)部反驅(qū)動(dòng)保護(hù)的靜態(tài)上拉120μA電流源。

熱插拔檢測邏輯

CM2030確保本地ASIC能夠正確檢測到符合HDMI標(biāo)準(zhǔn)的接收器。當(dāng)沒有系統(tǒng)連接時(shí)，電流吸收器保持本地邏輯“低”；當(dāng)HDMI連接器引腳上有有效的上拉時(shí)，會(huì)覆蓋內(nèi)部下拉并向本地ASIC提供邏輯“高”。需要注意的是，由于CM2030 CEC線內(nèi)部的有源電路，在CEC電容測量期間可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤讀數(shù)，因此該產(chǎn)品適用于不需要HDMI認(rèn)證或不使用CEC線的應(yīng)用。

規(guī)格參數(shù)

絕對最大額定值

超過最大額定值的應(yīng)力可能會(huì)損壞設(shè)備，因此在使用時(shí)需要嚴(yán)格遵守相關(guān)參數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)（推薦）工作條件

包括5V_SUPPLY、LV_SUPPLY和CE_SUPPLY的電壓范圍，以及工作溫度范圍等。

電氣工作特性

涵蓋了工作電源電流、偏置電源電流、過流輸出壓降、短路電流限制等多個(gè)參數(shù)，這些參數(shù)對于評估產(chǎn)品的性能和穩(wěn)定性非常重要。

性能信息

典型的濾波器性能曲線展示了插入損耗與頻率的關(guān)系，有助于工程師了解產(chǎn)品在不同頻率下的性能表現(xiàn)。

應(yīng)用信息

設(shè)計(jì)考慮

5V_OUT引腳

5V_OUT引腳在55 mA時(shí)的最大過流保護(hù)輸出壓降為100 mV，為了滿足HDMI輸出要求（4.8 - 5.3V），輸入電壓應(yīng)大于4.9V（例如5.1V ±4%）。

設(shè)備開/關(guān)狀態(tài)

在許多HDMI CTS測試中，需要對被測系統(tǒng)進(jìn)行斷電操作。CM2030的反驅(qū)動(dòng)隔離電路可以將電流限制在小于5 mA，有助于確保HDMI合規(guī)性。

布局注意事項(xiàng)

• 差分TMDS對應(yīng)設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)的100Ω HDMI微帶線，單端（去耦）TMDS走線應(yīng)進(jìn)行調(diào)整以匹配芯片/連接器的IBIS寄生參數(shù)。
• 電平轉(zhuǎn)換信號(hào)應(yīng)使用弱上拉偏置到所需的本地LV_SUPPLY。
• 將CM2030盡可能靠近連接器放置，避免在TMDS走線上進(jìn)行絲印印刷。
• CM2030與CM2020具有一定的引腳兼容性，但在使用時(shí)需要注意相關(guān)引腳的功能變化。

總結(jié)

CM2030作為一款高性能的HDMI發(fā)射端口保護(hù)與接口設(shè)備，具有豐富的功能和出色的性能。在電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，合理使用CM2030可以有效保護(hù)HDMI接口，提高信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和兼容性。工程師們在設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和產(chǎn)品規(guī)格，充分發(fā)揮CM2030的優(yōu)勢，打造出更加可靠和高效的電子系統(tǒng)。你在使用類似產(chǎn)品時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。