解析CM2021 - 02TR：HDMI 接收器 端口保護與接口設備的技術洞察

在當今數字化時代，HDMI接口已成為電子設備間傳輸高清音視頻信號的標準配置。ON Semiconductor推出的CM2021 - 02TR HDMI接收器端口保護和接口設備，為下一代HDMI主機接口保護提供了卓越的解決方案。

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產品概述

CM2021 - 02TR專為下一代HDMI主機接口保護而設計，它將ESD保護、電平轉換和反向驅動保護功能集成在一個38引腳的TSSOP封裝中。這種集成化設計不僅節省了電路板空間，還簡化了HDMI端口的設計流程。該產品與HDMI 1.3標準兼容，適用于PC、消費電子、顯示器和數字電視等多種應用場景。

產品特性

1. 電氣特性匹配

電容匹配：TMDS線對內的匹配電容僅為0.05 pF，確保了信號傳輸的穩定性和一致性。這對于高清信號的準確傳輸至關重要，能夠有效減少信號失真和干擾。
電平轉換與隔離：內置的電平轉換/隔離電路，可實現不同電壓域之間的信號轉換，增強了設備的兼容性和穩定性。

2. 強大的ESD保護

該產品符合IEC61000 - 4 - 2標準的4級ESD保護要求，能夠承受±8 kV的接觸放電和±15 kV的空氣放電。這意味著它可以為HDMI端口提供可靠的靜電防護，防止因靜電放電而損壞設備。

3. 簡化的布局設計

匹配的0.5 mm走線間距（TSSOP封裝），使得HDMI連接器的布局更加簡單。這不僅降低了設計難度，還提高了電路板的布線效率。

4. 反向驅動保護

能夠有效防止反向電流流入設備，保證設備在不同電源狀態下的安全運行。當 powered 設備連接到 unpowered 設備時，CM2021 - 02TR可避免反向電流對設備造成損壞。例如，在DVD播放器與電視通過HDMI接口連接的場景中，若DVD播放器關閉而電視開啟，該設備能防止反向電流流入DVD播放器的電源軌，避免對內部電路造成損害。

引腳說明

CM2021 - 02TR的引腳功能豐富多樣，不同引腳承擔著不同的任務。例如，TMDS信號引腳提供0.9 pF的ESD保護，CE_REMOTE、DDC和HOTPLUG相關引腳則具有特定的電平轉換和ESD保護功能。在設計過程中，需要根據引腳的功能和特性進行合理的連接和布局。

Pins	Name	ESD Level	Description
4,35	TMDS D2+	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
6,33	TMDS D2-	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
7,32	TMDS D1+	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
9,30	TMDS D1-	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
10,29	TMDS DO+	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
12,27	TMDS DO-	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
13.26	TMDS_CK+	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
15,24	TMDS CK-	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
16	CE REMOTE IN	2 kV (Note 3)	LV_SUPPLY Referenced Logic Level into ASIC
23	CE_REMOTE_OUT	8 kV(Note 2)	5V_SUPPLY Referenced Logic Level Out plus 3.5 pF ESD to Connector
17	DDC CLK_IN	2 kV (Note 3)	LV_SUPPLY Referenced Logic Level into ASIC
22	DDC_CLK_OUT	8 kV (Note 2)	5V_SUPPLY Referenced Logic Level Out plus 3.5 pF ESD to Connector
18	DDC_DAT_IN	2 kV (Note 3)	LV_SUPPLY Referenced Logic Level into ASIC
21	DDC_DAT_OUT	8 kV (Note 2)	5V_SUPPLY Referenced Logic Level Out plus 3.5 pF ESD to Connector
19	HOTPLUG DET IN	2 kV (Note 3)	LV_SUPPLY Referenced Logic Level into ASIC
20	HOTPLUG_DET_OUT	8 kV (Note 2)	5V_SUPPLY Referenced Logic Level Out plus 3.5 pF ESD to Connector
2	LV_SUPPLY	2 kV (Note 3)	Bias for CE/DDC / HOTPLUG Level Shifters
1	5V_SUPPLY	2 kV (Note 3)	Current Source for 5V_OUT
37	ESD_BYP	2 kV (Note 3)	This Pin may be Connected to a 0.1 F Ceramic Capacitor, but it is not necessary.
5,34,8, 31, 11, 28, 14,25	TMDS_GND	N/A	TMDS ESD and Parasitic GND Return (Note 4)
3,36	GND	N/A	Supply GND Reference
38	NC	N/A	No Connect

規格參數

1. 絕對最大額定值

電源電壓（VCC5V、VCCLV）的最大值為6.0 V，任何通道輸入的直流電壓最大值也為6.0 V。存儲溫度范圍為 - 65°C至 + 150°C。在設計過程中，必須確保設備的工作條件不超過這些額定值，以免損壞設備。

2. 推薦工作條件

5V_SUPPLY的工作電源電壓范圍為GND至5.5 V，典型值為5 V；LV_SUPPLY的偏置電源電壓范圍為1至5.5 V，典型值為3.3 V。工作溫度范圍為 - 40°C至85°C。

3. 電氣工作特性

該產品的各項電氣參數表現出色，如工作電源電流、偏置電源電流、關斷狀態泄漏電流等都在合理范圍內。例如，在5V_SUPPLY為5.0 V時，工作電源電流的典型值為130 μA；在LV_SUPPLY為3.3 V時，偏置電源電流的典型值為5 μA。

應用信息

1. 典型應用電路

典型應用電路展示了CM2021 - 02TR與HDMI連接器和ASIC的連接方式。在設計時，需要注意差分TMDS對的設計應遵循100 Ω HDMI微帶線的標準，單端TMDS走線應進行調諧以匹配芯片和連接器的寄生參數。

2. 布局注意事項

TMDS走線：差分TMDS對應設計為標準的100 Ω HDMI微帶線，單端TMDS走線在CM2021下方和CM2021與連接器之間應進行調諧，以匹配芯片和連接器的寄生參數。
電平轉換信號：電平轉換信號應使用弱上拉電阻偏置到所需的本地LV_SUPPLY。如果本地ASIC包含足夠的上拉電阻，當CM2021的NFET關閉時能注冊邏輯高電平，則無需外部上拉電阻。
芯片位置：應將CM2021盡可能靠近連接器放置，并且避免在TMDS線上進行任何絲印，以確保信號傳輸的質量。

3. 設計考慮因素

設備電源狀態：在許多HDMI CTS測試中，需要對被測系統進行斷電操作。CM2021的反向驅動隔離電路可將電流限制在小于10 μA，有助于確保測試合規性。
EEPROM配置：EDID EEPROM可連接到CM2021的ASIC LV域或連接器5 V域。具體的電路連接和布局可參考MediaGuard EEPROM應用筆記。

總結

CM2021 - 02TR是一款功能強大的HDMI接收器端口保護和接口設備，它集成了多種保護功能，能夠為HDMI端口提供可靠的防護。在設計過程中，工程師需要充分了解其特性、引腳功能、規格參數和應用注意事項，以確保設備的性能和穩定性。你在使用CM2021 - 02TR的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。

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