HDMI接口的ESD保護設計要點

為保護HDMI的高速TMDS線路，良好的ESD保護設計避不可少。由于HDMI 1.3的速度快，而且越來越多的設備采用多個HDMI接口，所以對ESD保護方案提出了一些新要求。首選，低電容ESD保護對于高速條件下保持數據的完整性非常關鍵。其次，多個HDMI端口限制了器件和布線的空間選擇，同時還要考慮它們相互間的影響，這要求保護器件的封裝尺寸要小。最后，價格也是一個重要的考慮因素。

為滿足既能有效進行ESD保護，又不影響高速信號傳輸的要求，泰科電子旗下的瑞侃電路保護部門推出了PESD器件。該器件的電容極低、漏電流極小、ESD防護快速有效，而且價格低于低電容硅器件。因此，在高速數據傳輸條件下，PESD器件擁有更佳的保護應用特性，已成功應用于HDMI 1.3和USB2.0等多種高速接口電路。

為了實現良好的ESD保護，ESD抑制器布局布線也非常有講究。簡單地講，應把ESD抑制器直接放置在連接器的后面。ESD抑制器應該是第一個遭遇ESD瞬變的板級元件。然后，在實際可行的情況下，任何需要保護的芯片均應盡可能地遠離ESD抑制器，以減輕IC所承受的ESD應力。

PESD器件安裝位置的相對優先級，按從高到低的順序排列如下：設置于作為系統屏蔽(機殼)中的入口的連接器的內部；安放于電路板跡線與連接器插腳相互作用的位置；放置于電路板上緊挨在連接器后面的位置；位于可以高效耦合至I/O線路的性能穩定且未受保護的傳輸線路；設置于數據傳輸線路上的一個串聯阻性元件之前；位于數據傳輸線路上的一個分支點之前；靠近IC。

另一個需要考慮的布局問題是PESD到被保護IC的距離，以及耦合電阻的選擇。PESD到被保護IC距離應降至最小。需要保護的IC通常自身帶有ESD保護，但這只屬于器件級的防護，且一致性較差，需要PESD器件協助/耦合到設備/系統級的ESD防護。隨著與傳輸線路之間距離的增加，ESD抑制器越發與受其保護的信號線“隔離”開來。與電路板走線相關聯的電感,以及任何的封裝寄生電感都將在保護電路中加入阻抗，成為PESD電壓抑制器和IC間的耦合阻抗。因為IC芯片將要承受抑制器兩端和耦合阻抗兩端的電壓之和，所以理想的設計應使PESD盡可能多承受應力，同時保證兩級防護間沒有遺漏的“死角”。當然，多個高頻信號通道的布線有其自己的要求，既要保證傳輸，又要避免相互影響。

最后，機殼(框架)的地應是ESD基準，而不是信號(數字)地，其目的是把ESD從信號環境中屏蔽出去。使ESD TVS保護器件以機殼的地為基準，可免受那些不希望的噪聲效應(如接地反跳)的影響，從而盡量保持“干凈”的信號(數據)環境。

圖中展示了PESD器件對HDMI接口電路進行保護的典型應用圖。

HDMI接口電路中典型的ESD保護設計原理圖。

本文根據對泰科電子瑞侃電路保護產品中國區高級銷售經理江如祥先生的采訪而整理。