AMAZINGIC晶焱科技：Wi-Fi 6E 路由器產(chǎn)品的ESD/EOS防護(hù)方案

隨著無(wú)線網(wǎng)路的發(fā)展，IEEE協(xié)會(huì)于2020年提出了最新的Wi-Fi 6E，此版本為Wi-Fi 6的延伸版本，除了Wi-Fi 6原先支援的2.4GHz及5GHz的頻段外，新增了6GHz的頻段，主要是因?yàn)槟壳笆褂迷?.4GHz及5GHz頻段的產(chǎn)品相當(dāng)多，經(jīng)常出現(xiàn)通訊干擾及頻段擁塞的問(wèn)題，因此Wi-Fi 6E 期望透過(guò)新增的6GHz頻段來(lái)解決此問(wèn)題，且Wi-Fi 6E支援七個(gè)160MHz頻寬的頻道，能同時(shí)在更高的速度下執(zhí)行更多傳輸。在傳輸速度上，也將最大傳輸速度從過(guò)往的Wi-Fi 5 6.9Gbps提升到了9.6Gbps，能夠使我們?cè)谖磥?lái)使用無(wú)線網(wǎng)路觀看高解析度的4K影片及玩游戲時(shí)更加流暢。

隨著Wi-Fi版本的提升與更新，路由器產(chǎn)品的效能也需要一同升級(jí)。路由器上通常擁有LAN、USB及Wi-Fi天線等介面， LAN的傳輸速度也從過(guò)往的1Gbps 升級(jí)到2.5G/5Gbps。

由于路由器有可能擺放于戶外環(huán)境，較容易遇到EOS能量干擾，因此產(chǎn)品研發(fā)工程師在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，務(wù)必挑選具有ESD/EOS耐受能力的TVS防護(hù)元件，否則當(dāng)外部EOS能量干擾到系統(tǒng)時(shí)，路由器系統(tǒng)就有機(jī)會(huì)遭到破壞，尤以LAN PHY最有機(jī)會(huì)發(fā)生。由于半導(dǎo)體制程越來(lái)越先進(jìn)，高速2.5G/5Gbps LAN PHY耐受ESD/EOS的能力遠(yuǎn)不如1Gbps LAN PHY，因此設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)在PHY side加上具備ESD/EOS防護(hù)效果的防護(hù)元件已成為趨勢(shì)。后續(xù)將介紹Wi-Fi 6E路由器相關(guān)的ESD/EOS 保護(hù)方案。

在LAN 的防護(hù)上有分成線對(duì)線及線對(duì)地的防護(hù)，可參考圖一。

圖一、LAN port線對(duì)線及線對(duì)地TVS擺放建議線路

在2.5G/5Gbps LAN線對(duì)地的防護(hù)元件，建議使用AZ1243-04F，此為4通道的TVS array，其I/O對(duì)地的寄生電容值為0.5 pF (Typ.)，單體ESD耐受能力可達(dá)到Contact ±25kV/Air ±27kV。對(duì)于系統(tǒng)ESD保護(hù)效果影響最大的參數(shù)是ESD clamping voltage(鉗制電壓)，在ESD=8kV時(shí)鉗制電壓僅有8.5V。

2.5G/5Gbps LAN線對(duì)線的防護(hù)元件則建議使用AZ5B0S-01F，元件的寄生電容值僅有0.18pF(Typ.)，帶有IEC61000-4-5 Lightning 7A(8/20μs)的Ipp耐受能力。在Ipp(8/20μs)為7A時(shí)，TVS的Surge clamping voltage 鉗制電壓為4V。

路由器系統(tǒng)在進(jìn)行ESD測(cè)試時(shí)，如LAN PHY電源對(duì)于ESD較為敏感，有可能造成系統(tǒng)當(dāng)機(jī)，此時(shí)可以擺放TVS于LAN PHY電源端加強(qiáng)ESD的防護(hù)。通常LAN PHY的電壓都為低壓的1.8/2.5V居多，晶焱科技也有推出相對(duì)應(yīng)的ESD/EOS防護(hù)方案可以選用，可參考表一。

隨著Wi-Fi應(yīng)用越來(lái)越廣泛，建議于產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期就須將TVS元件考量至線路中，除可避免后續(xù)ESD/EOS測(cè)試不通過(guò)的問(wèn)題，更能夠減少未來(lái)在市場(chǎng)端因突波破壞而造成的產(chǎn)品返修問(wèn)題。

表一、Wi-Fi6E路由器完整ESD/EOS防護(hù)方案

審核編輯：湯梓紅