智能電視的靜電保護設計方案

1、智能電視的靜電保護設計方案高清數(shù)字內(nèi)容過去只好承載于物理磁盤上，需要專用設備才能夠播放；現(xiàn)在，寬帶連結(jié)無處不在，高清數(shù)字內(nèi)容能夠從“云”端中以“流”的形式傳遞和定制到計算機、智好手機或任何其余連網(wǎng)設備上。傳統(tǒng)電視是一種獨立的終端，只好接收廣播電視節(jié)目，因為它不具備我們習慣使用的聯(lián)網(wǎng)功能，最后會成為過時的產(chǎn)品。所以，智能電視家產(chǎn)應運而生。智能電視是指集成了互聯(lián)網(wǎng)功能的電視機，它能供給比現(xiàn)在一般電視機更高級的計算能力和聯(lián)網(wǎng)功能。為了獲取更高性能，智能電視往常都采納最新一代的技術。跟著更小更先進的集成電路不停促使電視機的發(fā)展，電磁兼容（EMC）領域?qū)⒊霈F(xiàn)新的挑戰(zhàn)，因為這些高速信號接口在正常使用條件下

2、會遇到靜電和電纜放電事件的威迫。本文將針對智能電視上兩個最常有和最敏感的接口：HDMI與千兆以太網(wǎng)接口供給保護方案。HDMI的ESD/CDE保護自從推出以來，HDMI（高清楚多媒體接口）已漸漸獲取普及。消費電子領域?qū)挿翰杉{該接口進行高清數(shù)字內(nèi)容的傳輸。可是，作為一種高性能接口，HDMI關于來自熱插拔的電纜放電以及來自用戶的直接靜電放電（ESD）都極度敏感。為保證其正常的功能，鑒于HDMI的系統(tǒng)一定保護所有可能裸露的接口信號與電源引腳，以切合或高出IEC61000-4-2，Level4（15kV1空氣放電，8kV接觸放電）的EOS（過分電性應力）規(guī)范要求，而不致破壞。當前HDMI芯片工作在2.2

3、5Gbps，不久將達到3.4Gbps。在如此高的數(shù)據(jù)傳輸速率下，對信號完好性與阻抗要求的關注將遠遠超出HDMI一致性測試規(guī)范（CTS）。該規(guī)范要求所有HDMI接收設備都需將高速線路的差分阻抗保持在10015%。在3.4Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率下，怎樣在不增添額外電容負載的條件下供給低箝位電壓保護特別重點。為有效克制瞬態(tài)浪涌對低箝位電壓的沖擊，TVS二極管中需要更多的硅片面積。但增添硅片面積將以電容增大為代價。經(jīng)過在辦理浪涌的TVS二極管四周建立一個小電容二極管陣列，就能夠解決這個兩難的問題。這類方法能有效降低保護電路的總電容，同時保持強盛的浪涌保護能力。升特（Semtech）企業(yè)首創(chuàng)了采納這類架

4、構(gòu)的高級集成式TVS器件，無需付出高電容的代價就能獲取優(yōu)秀的保護。RClamp0584J是這類集成式TVS保護器件的一個最正確實例（圖1）。該器件是RailClamp系列高速接口保護產(chǎn)品的最新成員。這類四線、5V工作電壓保護器件的性能高出了IEC6100-4-2level4對靜電瞬變的保護要求。圖1同時也明確顯示，這款器件采納了獨到的封裝設計?！按┩ㄐ停‵lowthrough）”封裝一詞來自升特企業(yè)，這類封裝同意走線直接穿過保護器件，所以最大限度地減小了因為均衡差分線對的中止或失配所致使的額外寄生電感與電容。給HDMI接口增添ESD保護時，一定保證保證器件對信號完好性的2影響最小。眼圖測試能夠

5、顯示源接口上的任何信號失真，眼圖可采納環(huán)繞HDMI眼罩組成一個“開放”眼的位模式，這類潔凈的眼圖能夠考證優(yōu)秀的信號完好性。圖2給出了眼圖測試的一個例子。作為參照基準，左圖是沒有任何保護的HDMI視頻信號，右圖則是增添了TVS保護器件后的HDMI接口信號。能夠看出RClamp0584J對眼圖的信號完好性影響特別小。千兆以太網(wǎng)的浪涌保護典型智能電視與傳統(tǒng)電視的主要差別是經(jīng)過以太網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)功能。千兆以太網(wǎng)已寬泛應用于新式智能電視。它工作在125MHz頻次，用四對雙絞線進行收發(fā)（全雙工）。它采納一種雙向的五級編碼體制，該體制需要一個復雜的PHY芯片組。最新的以太網(wǎng)PHY芯片組一般都采納65nm

6、或45nm工藝制作。這些更小的技術節(jié)點可實現(xiàn)更高的性能，但也增添了對帶電電纜、閃電或“人體”靜電所惹起致命破壞的敏感性。過去，ESD和CDE向來是計算機或花費電子產(chǎn)品中以太網(wǎng)接口的最典型瞬變威迫。閃電或浪涌保護主要用于通訊基礎設備。最近幾年來，因為技術的進步，計算機與花費電子產(chǎn)品愈來愈廉價。當全世界大部分人都能擁有自己的計算機或電視機，這些電器產(chǎn)品被帶入一個需考慮瞬變威迫的不利環(huán)境中。中國現(xiàn)已強迫要求銷往某些鄉(xiāng)村地域的電子產(chǎn)品應具備以太網(wǎng)浪涌保護功能。新標準可保證昂貴的產(chǎn)品擁有合理的3使用壽命，以及使用該產(chǎn)品的家庭的安全性。中國的浪涌測試采納金屬性保護（線間）或縱向保護（線至地）波形。波形被定

7、義為擁有10s的上漲時間和700s的衰減時間，客戶定義的開路電壓不低于1kV。正、負極性的浪涌都要進行測試。要達到合格標準，設備一定在浪涌測試后仍舊能夠持續(xù)工作。以太網(wǎng)端口包含變壓器以及共模扼流圈，用于將PHY連結(jié)至外面世界。變壓器與扼流圈都能夠是分立器件，但集成方案（包含RJ-45接口、電阻和電容）正變得日趨普及。在任何狀況下，變壓器都將提供對外面電壓的高水平共模隔絕，但不供給線間浪涌保護。關于線間（線與線）浪涌，電流將流入一根導線，穿過變壓器再返回至源泉。電流流過時會給線端（RJ-45端）的變壓器繞組充電。一旦浪涌消逝，線端繞組將停止充電，并將其儲存的能量傳遞給PHY芯片所在的芯片端。傳遞

8、到PHY端的脈沖信號很可能會破壞PHY芯片。實現(xiàn)以太網(wǎng)收發(fā)器的靠譜保護需要采納一組外面保護器件，它可以汲取預期的瞬變能量，將進入的浪涌迅速地降低到安全電平，但在正常工作狀況下對系統(tǒng)沒有影響。為保證差分線對的信號完好性，必須對電容性負載與封裝進行優(yōu)化。此外，每個最新以太網(wǎng)部署都會用到更高密度的電路板，因此要求保護方案占用更小的電路板空間。升特企業(yè)的最新以太網(wǎng)保護方案RClamp2574N可知足并超出所有上述要求。建議將其擱置于變壓器的PHY端，盡可能湊近磁體。RClamp2574N可配置為保護一個千兆以太網(wǎng)的所有四對差分線對。如圖3所示，八個I/O引腳中的每一個都有一個低電容的控向二極管對，該4

9、器件用來將有害的浪涌電流引入內(nèi)部的低壓TVS二極管。控向二極管的工作電壓僅有2.5V，采納升特企業(yè)專利的EPD工藝技術制造。低壓導通是一個很重要的保護參數(shù)，因為好多PHY芯片都集成了ESD保護構(gòu)造。這些構(gòu)造并不是針對承受很大的電能而設計。假如它們在外面保護實現(xiàn)以前導通，則可能致使PHY芯片故障。典型千兆以太網(wǎng)PHY的工作電壓為2.5V，所以應采納2.5V的TVS，因為一旦器件中的有害電壓超出了保護器件的穿通電壓，2.5V的TVS會立刻導通，進而有效地保護PHY芯片。圖4顯示了RClamp2574N的流通型PCB走線。信號線連結(jié)到第1、2、4、5、6、7、9和10腳。第3腳與8腳連結(jié)到三其中心接地。在一個典型以太網(wǎng)應用中，這些引腳以及接地都應懸空（即