原创 【新品发布】湖南静芯推出用于HDMI 2.0的深回扫型静电保护器件SEUCS10F3V4UD

       湖南静芯宣布推出全新产品SEUCS10F3V4UD，SEUCS10F3V4UD是一款保护高速数据接口的超低电容深回扫型ESD保护器件，集成了四对超低电容控向二极管和一个TVS二极管，专门设计用于保护连接到数据传输线的敏感电子元件免受ESD(静电放电)引起的过压，可适用于HDMI 2.0的高速差分信号线防护。根据IEC61000-4-2和IEC610000-4-5规范，SEUCS10F3V4UD可用于提供高达±15kV(接触放电)的ESD保护，可承受高达5A(8/20us)的峰值脉冲电流。

关于HDMI2.0

       HDMI 连接器中具有四对差分数字信号 (TMDS) 传输通道。三个差分对传输数据信号，而 TMDS CLK提供时钟信号用于同步信息。除了四个TMDS 对之外，HDMI 连接器还有六个其他通道：热插拔检测(HPD)通道，可检测何时建立连接；消费 类电子控制(CEC)通道，允许用户通过 HDMI 控制器件；音频回传（ARC）通道，用于 HDMI 以太网或音频返回通道；SDA和SCL通道，可提供I2C控制；以及电源通道，可提供 5V 电源。

图1 HDMI接口引脚配置

 

表1 HDMI接口引脚配置表

深回扫型ESD介绍

      回扫特性ESD防护器件具有超小封装体积、超低钳位电压、超低结电容特性，相比常规工艺 TVS 防护效果更优，且不影响信号完整性，可更有效保护USB端口免受瞬态过电压的影响，为相关电子产品设备加固防护，提升消费者使用体验。

      常规型ESD的电压会随着IPP（峰值脉冲电流）的增加而等比例增加，呈现出一个较为线性的增长趋势。而深回扫型ESD器件在当电压达到VT（触发电压）后会瞬间将两端的钳位电压拉低，进入一个小于工作电压VRWM的较低电压VHOLD,之后随着电流的增加电压逐渐增大。

      其相较于常规ESD器件的优点有：

1.    更低的钳位电压：在相同的IPP下，带回扫ESD的VC（钳位电压）比常规ESD器件低50%以上。这种低钳位电压有助于提前释放能量，更有效地保护集成电路（IC）及整个电路的安全；

2.    更低的漏电流：这类ESD器件具有更低的漏电流，有助于降低设备的功耗，实现更节能的设计；

3.    更广泛的应用范围：带回扫ESD的优异性能使其适用于更广泛的领域，如低压移动电子设备、汽车电子、工业控制等对ESD保护要求较高的场合。

图2 ESD特性曲线图对比

       通过对比常规ESD和带回扫ESD的特性曲线图及其优点，可以看出带回扫ESD在ESD保护方面具有更出色的性能和应用前景。

SEUCS10F3V4UD介绍

       SEUCS10F3V4UD是湖南静芯研发的一款超低电容深回扫型4路单向的ESD静电保护器件，可适用于HDMI 2.0的高速数据信号线防护。该器件的工作电压为3.3V，钳位电压为3.3V，电容为0.22pF，根据IEC61000-4-5标准可承受5A(8/20μs)的峰值脉冲电流，根据IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，SEUCS10F3V4UD可用于提供±15kV(接触放电)，±15kV(空气放电)的ESD保护。该器件的相关曲线图及参数如下所示。

 

IV曲线	击穿电压曲线
IO-IO结电容曲线	IO-GND结电容曲线
IO-GND 8/20us浪涌曲线	漏电流曲线

表2 SEUCS10F3V4UD相关曲线图

 

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表3 SEUCS10F3V4UD电气特性表

 

应用示例

       下图是湖南静芯推出的SEUCS10F3V4UD相关的HDMI 2.0接口应用方案。HDMI接口在与用户终端或带电电缆的连接过程中，易受到静电放电的损害，造成内部芯片的损坏。此方案采用集成四通道保护、超低容值、低漏电的深回扫型ESD静电防护器件，在不影响数据传输的前提下满足HDMI兼容性测试规范(CTS)的信号完整性和阻抗要求，让后端的电路得到有效防护。

图3 SEUCS10F3V4UD应用示例图

       HDMI 2.0拥有四对高速差分信号线，支持高达18Gbps 的高速数据传输。四对差分线均采用SEUCS10F3V4UD进行防护，该器件工作电压为3.3V，结电容仅为0.22pF，钳位电压为5.4V，可同时对两对高速数据线进行静电防护。其封装形式为DFN2510-10L，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在±15kV（空气）和±15kV（接触）下提供瞬变保护。

       ARC、SCL、SDA、HPD和电源通道的防护采用湖南静芯研发的集成多路ESD静电二极管SEUC236T5V4U，可同时保护HDMI 2.0的五个引脚免受静电放电(ESD)和低等级浪涌事件的冲击与干扰。它的工作电压为 5 V，结电容仅有0.6pF，符合IEC 61000-4-2 (ESD)规范，在±17kV（空气）和±12kV（接触）下提供瞬变保护。

      CEC是与其他HDMI信号分开的电信号，推荐使用湖南静芯研发的常规电容ESD器件SENC2F5V1BA作为该通道的静电保护器件。该器件工作电压为5V，钳位电压为10V，结电容为10pF，可对单条线路进行静电防护。符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±30kV（空气）和 ±30kV（接触）下提供瞬变保护。

总结与结论

      SEUCS10F3V4UD是湖南静芯研发的4路单向深回扫型静电保护器件，拥有低电容低钳位电压的优异性能，可适用于多种主流数据接口的信号线防护。

      湖南静芯深回扫型系列ESD器件工作电压涵盖1.0~38V，电流涵盖4~30A，电容最低至0.1pF，封装涵盖CSP、FC及各类封装形式。同时推出22V&33V TDS平缓浪涌抑制器，可用于保护工作电压为20V、24V、28V、36V的系统，具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。结合TDS器件与深回扫ESD优势，湖南静芯是国内首家推出USB4.0完整解决方案的公司，详情可以参考：“湖南静芯推出USB4.0&PD3.0的ESD&EOS防护完整解决方案100W+80G/120G”与“湖南静芯推出USB4.0&PD3.1的ESD&EOS防护完整解决方案140W&180W+80G/120G”等文章。