HDMI(高清多媒體接口)是一種全數字化視頻和聲音發送接口，可以發送未壓縮的音頻及視頻信號，廣泛應用在消費類產品上，如機頂盒、DVD播放器、個人計算機、電視、游戲主機、綜合擴大機、數字音響與電視機等設備。HDMI 2.0支持4K，帶寬可達到18Gbps，支持3840×2160分辨率和50FPS、60FPS幀率。HDMI電路制造商不斷致力于微縮其元器件內的晶體管、連接線路及絕緣層的極限尺寸，以此實現高速電子元件的小型化設計，這雖促進了設備結構的緊湊化，卻也引發了器件因擊穿效應導致的損壞風險顯著增加這一新問題。

HDMI接口作為一種熱插拔端口，其設計易受到靜電放電的損害，造成內部芯片的損壞，尤其是在與用戶終端或帶電電纜的連接過程中。普通的防護方案或許會對數據的傳輸造成一定影響，隨著消費類電子產品需求的持續增長，對ESD保護器件性能加強的需求也越來越強烈。此方案采用集成四通道保護、超低容值、低漏電的ESD靜電防護器件，在不影響數據傳輸的前提下滿足HDMI兼容性測試規范(CTS)的信號完整性和阻抗要求，讓后端的電路得到有效防護。

HDMI接口介紹

HDMI連接器中具有四對差分數字信號 (TMDS)傳輸通道。三個差分對傳輸數據信號，而 TMDS CLK提供時鐘信號用于同步信息。 除了四個 TMDS對之外，HDMI連接器還有六個其他通道：熱插拔檢測(HPD)通道，可檢測何時建立連接；消費類電子控制(CEC)通道，允許用戶通過 HDMI控制器件；音頻回傳（ARC）通道，用于 HDMI以太網或音頻返回通道；SDA和SCL通道，可提供I2C控制；以及電源通道，可提供 5V電源。

圖1 HDMI接口引腳配置

表1 HDMI 2.0引腳配置

保護HDMI免受EOS&ESD影響

圖2整體應用方案

1.高速差分線D0+/D0-,D1+/D1-,D2+/D2-,時鐘引腳CLK+/CLK-

HDMI 2.0擁有三組高速差分信號線，支持高達18Gbps的高速數據傳輸。由于接口試圖在傳輸大量內容時仍保持極高速度，因此選擇合適的ESD防護器件至關重要。除高速差分信號線之外，HDMI 2.0還擁有一對頻率為600MHz的時鐘差分線CLK+/CLK-,用于同步芯片內各個模塊的操作，確保它們按照正確的時間序列執行任務。

我們推薦使用湖南靜芯的深回掃型ESD器件SEUCS10F3V4B。SEUCS10F3V4B是一款保護高速數據接口的超低電容深回掃型ESD保護器件，集成了四對超低電容控向二極管和一個TVS二極管，專門設計用于保護連接到數據傳輸線的敏感電子元件免受ESD(靜電放電)引起的過壓，可適用于HDMI 2.0的高速差分信號線防護。

SEUCS10F3V4B器件的工作電壓為3.3V，結電容僅為0.12pF，鉗位電壓為5.5V，其封裝形式為DFN2510-10L，可同時對兩對高速數據線進行靜電防護，且符合IEC 61000-4-2 (ESD)規范，在±15kV（空氣）和±15kV（接觸）下提供瞬變保護。

2.CEC控制信號通道

CEC是與其他HDMI信號分開的電信號，擁有一套完整的單總線協議，電子設備可以借著CEC信號讓使用可控制HDMI接口上所連接的裝置，實現由單一遙控器控制所有HDMI連接的裝置。該通道允許HDMI設備在沒有用戶干擾情況下互相命令控制，最多可以控制15個設備。

推薦使用湖南靜芯的常規電容ESD器件SENC2F5V1BA作為該通道的靜電保護器件。該器件工作電壓為 5 V，鉗位電壓為10V，結電容為15pF，可對單條線路進行靜電防護。符合IEC 61000-4-2 (ESD)規范，在 ±30kV（空氣）和 ±30kV（接觸）下提供瞬變保護。

3.ARC,SCL,SDA,HPD,電源通道

ARC功能是指HDMI線可直接將數字音頻輸出到功放上解碼，并在音響設備上輸出。HDMI2.0的14引腳擁有ARC功能，傳輸速度約為1Mbit/s。為了保證頻的穩定傳輸，需要在14引腳附近連接合適的靜電保護器件。

SCL引腳和SDA引腳分別作為HDMI接口的DDC時鐘和數據通道，通過這兩個引腳可讓傳送端與接收端得知彼此的傳送與接收能力，最后可放送出符合電視分辨率的影像畫面。

HPD引腳擁有熱插拔檢測功能，其作用是當顯示器等HDMI接口的顯示設備通過HDMI/DVI接口與HDMI源端相連或斷開連接時，HDMI源端能夠通過HDMI/DVI的HPD引腳檢測出這一事件，并做出響應。

以上四個引腳再加上5V的電源引腳可以通過一個六引腳的集成式ESD器件進行靜電防護。我們推薦采用湖南靜芯集成多路ESD靜電二極管SEUC236T5V4U，可同時保護HDMI2.0的五個引腳免受靜電放電(ESD)和低等級浪涌事件的沖擊與干擾。它的工作電壓為 5 V，結電容僅有0.6pF，符合IEC 61000-4-2 (ESD)規范，在 ±17kV（空氣）和 ±12kV（接觸）下提供瞬變保護。

電氣特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表2 SEUCS10F3V4B電氣特性表

表3 SENC2F5V1BA電氣特性表

表4 SEUC236T5V4U電氣特性表

總結與結論

HDMI接口自問世以來，一直是用于傳輸視頻和音頻數據的常用接口之一。隨著 HDMI標準的每次更新，制造商都可以借助工藝技術的改進增加數據帶寬，并在越來越小的芯片組中添加更多特性。隨著尺寸減小，HDMI元件對靜電放電等瞬態電壓變得越來越敏感，保護HDMI接口免受ESD靜電損害極為關鍵。

湖南靜芯深淺回掃型單雙向系列ESD器件工作電壓涵蓋1~36V，電流涵蓋4~30A，0.1pF極低電容，封裝涵蓋CSP、FC及各類封裝形式，可按照客戶需求性能與封裝提供定制化開發服務，為各種接口提供值得信賴的保護器件。以上解決方案是保護 HDMI 2.0的優選之策，確保消費者能夠高品質享受視聽體驗的流暢無阻。