原创 【新品发布】湖南静芯推出用于HDMI 2.1的静电保护器件SEUCS10F3V4B

       湖南静芯推出全新产品SEUCS10F3V4B，SEUCS10F3V4B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 2.1的高速差分信号线防护。

关于HDMI2.1

       HDMI(高清多媒体接口)是一种全数字化视频和声音发送接口，可以发送未压缩的音频及视频信号，广泛应用如消费类产品上，如机顶盒、DVD播放器、个人计算机、电视、游戏主机、综合扩大机、数字音响与电视机等设备。HDMI 2.1标准由HDMI协会在2017年正式发布，其关键改进在于将视频信号传输速率从HDMI 2.0的18Gbps大幅跃升至48Gbps，同时支持的分辨率CAN总线上限由4K升级至8K。HDMI2.0是由三组TMDS Data Pairs（Data0， Data1，Data2）差分信号和一组TMDS Clock Pair所组合而成，而HDMI2.1则是使用跟Display port架构类似的FRL（Fixed Rate Link）模式传输技术，将4组高速差分信号都定义成Data lane（ Lane0， Lane1， Lane2， Lane3），再由信号中分离出Clock，这样的架构可以将传输速率提升。

       HDMI接口作为一种热插拔端口，其设计易受到静电放电的损害，造成内部芯片的损坏，尤其是在与用户终端或带电电缆的连接过程中。HDMI 2.1的主控芯片采用了更为先进的制程技术，但是对静电放电（ESD）敏感度一定程度降低，需要更优秀的抗干扰保护。

       HDMI 2.1接口的引脚配置如下图所示。

 

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。

       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。

应用示例

       四对Lane通道均采用SEUCS10F3V4B进行防护，该器件工作电压为3.3V，结电容仅为0.17pF，钳位电压为5V，可同时对两对高速数据线进行静电防护。其封装形式为SEUCS10F3V4B，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旗下集成多路ESD静电二极管SEUC236T5V4U，可同时保护HDMI2.1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 5 V，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。

眼图测试

      眼图是指利用实验的方法估计和改善(通过调整)传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。眼图测试又称信号质量测试，当电路中的信号，能按规定的时序、持续时间和电压幅度到达IC，则该电路具有较好的信号完整性。下图是SEUCS10F3V4B的眼图测试结果。

SEUCS10F3V4B眼图测试（Eye Pattern 20 Gbps-HDMI 2.1）

器件电气特性表

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表1 SEUCS10F3V4B电气特性表

 

表2 SEUC236T5V4U电气特性表

 

表3 SENC2F5V1BA电气特性表

总结与结论

       SEUCS10F3V4B拥有低电容低钳位电压的优异性能，除了HDMI2.1接口，还适用于其他高速串行接口，包括USB 3.1、HDMI 2.0、DP接口等。湖南静芯研发各种低电容低钳位电压的ESD和TVS保护器件，可按照客户需求性能与封装提供定制化开发服务，为各种接口及通信线路提供值得信赖的保护器件。旗下深浅回扫型单双向系列ESD器件工作电压涵盖1~36V，电流涵盖4~30A，0.1pF极低电容，封装涵盖CSP、FC及各类封装形式。以上解决方案是保护HDMI 2.1接口的优选之策，欢迎咨询其他接口防护方案。