HDMI、USB2.0等高速端口的ESD静电保护

2018-07-19 09:22:34 admin 29

尽管现有的各种抑制器均能够提供有效的ESD保护功能,但不能以牺牲系统的信号完整性为代价。因此,在把ESD抑制器引入电路设计之前,必须对其电容有所考虑具有极低电容值的ESD抑制元件能够在提供ESD保护功能的同时保持高速数据信号的数据完整性。由于传输最高速率的不同,不同的数据接口能接受的最高电容是不一样的。譬如,USB2.0数据线上的寄生电容一般控制在10pF以内,而DVI或HDMI数据接口要求则更低,通常低于1pF。

高速信号和瞬变(如ESD)还带来了另一个寄生特性——电感。尤其值得关注的是用来实现连接器、芯片及其他任何配套元件之间互连得电路板上迹线的寄生电感。与电容效应相似,由电路板迹线所产生的电感将不会影响低频信号。但是,在高速条件下,这种电感将产生有可能影响信号完整性的阻抗分量。当高频信号(如ESD)通过时,少量的迹线电感可能转换成巨大的阻抗。设计师可通过在ESD抑制器和受保护芯片之间设置尽可能大的距离的方法来利用上述特性来完善ESD器件和IC本身间的协同、偶合。

低电容 ESD保护对于高速条件下保持数据的完整性是非常关键的。在常见的瞬间过电压抑制器件中,金属氧化物压敏电阻(MOV)和多层压敏电阻(MLV)因价廉物美而应用广泛。但其固有的高电容决定了其应用范围只能局限于低频领域和电源的瞬间电压抑制上。而硅类ESD防护器件,包括齐纳二极管、TVS二极管/阵列等,虽然具有保护电压低而准确的优点,其寄生电容依旧不可忽视,通常难以适用于高速数据通讯接口,如HDMI,IEEE1394等。

为满足高速数据通讯接口既ESD保护有效、又不影响高速信号传输的要求。近年来,市场上推出了多种专门适用于此类保护要求的器件。以赛米微尔ESD静电保护二极管为代表,具备低电容,低漏电流,小体积及响应时间快等优点,同时采用硅材质制作大大提高了ESD器件的性价比。

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