USB2.0 端口常用于提供電源,并經(jīng)常為外設以及便攜電子產(chǎn)品充電。
根據(jù) USB2.0 標準,USB 的電源應當在 4.75V 至 5.25V 之間,提供至少為 0.5A 的連續(xù)電流。
USB2.0典型的故障包:感應式尖峰電壓、連接到高電壓充電器上(用戶操作失誤)、連接到供電質(zhì)量遭受污染的電源。
感應發(fā)生的電壓尖峰值可以超過 8V ,并損壞未采取保護措施的外設。尖峰電壓現(xiàn)象發(fā)生在電源總線上存在一定的電感且電流發(fā)生了快速變化的情況下。
電流的快速改變可能來自于外設熱插拔、內(nèi)部系統(tǒng)關(guān)機、或其它內(nèi)部供電波動現(xiàn)象。
簡而言之,USB 設備可能承受超過 5V 的電壓,應當針對這種情況采取保護措施。
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USB3.0
—— 也被認為是 Super Speed USB;
——為那些與 PC 或音頻/高頻設備相連接的各種設備提供了一個標準接口。
新的 USB 3.0在保持與 USB 2.0的兼容性的同時,還提供了下面的幾項增強功能:
● 極大提高了帶寬——高達5Gbps 全雙工(USB2.0則為480Mbps 半雙工);
● 實現(xiàn)了更好的電源管理;
● 能夠使主機為器件提供更多的功率,從而實現(xiàn) USB——充電電池、LED 照明和迷你風扇等應用;
● 能夠使主機更快地識別器件;
● 新的協(xié)議使得數(shù)據(jù)處理的效率更高。
針對USB3.0 /5G速率的要求,音特電子YINT設計并生產(chǎn)的ESD0524P, DFN-10-2.5x1.0x0.6-0.5 封裝,電容量在0.6PF,超小空間特性,可以滿足4路線保護。
音特ESD0524P符合下述標準:
標準 | 值 |
IEC 61000-4-2 (ESD) | ±15kV (air),±12kV (contact) |
IEC 61000-4-5 (Lightning) | 5A (8/20μs) |
IEC 61000-4-4 (EFT) | 40A (5/50ns) |
Operating Temperature | - 55 to +125 °C |
Storage Temperature | - 55 to +150 °C |
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高分辨率多媒體接口(HDMI)是一種無壓縮的全數(shù)字音頻/視頻接口。它為視頻/音頻源設備與接收設備間提供了高速接口,如連接DVD機和數(shù)字顯示器?,F(xiàn)在的HDMI硅片的數(shù)字信號傳輸速度可達到10.2Gbps。電路制造商持續(xù)不斷地縮小它們的器件中的晶體管、互連和絕緣層的最小尺寸,從而使高速器件的結(jié)構(gòu)更小,最終導致器件在較低的能級也更易于因擊穿效應而損壞。
HDMI接口即是一種易受瞬間破壞的外接端口,用于連接用戶端或帶電電纜。HDMI接口的內(nèi)部ESD保護不足以使圖像芯片免受破壞。為了確保該端口的性能,消費電子制造商們需要加強HDMI端口的ESD性能,即如何在滿足 HDMI兼容性測試規(guī)范(CTS)的信號完整性和阻抗要求的同時,根據(jù)全球認同的ESD標準IEC61000-4-2硬化HDMI端口。
ESD 是代表英文ElectroStatic Discharge 即"靜電放電"的意思。ESD 是本世紀中期以來形成的以研究靜電的產(chǎn)生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應如電流熱(火花)效應(如靜電引起的著火與爆炸)及和電磁效應(如電磁干擾)等的學科。在高速接口電路設計中,對靜電放電的電磁場效應如電磁干擾(EMI)及電磁兼容性(EMC)問題越來越重視。這種突然放電可能是由于直接接觸或靜電場的產(chǎn)生而引起的。盡管ESD 對人體的傷害并不多見,但對敏感電子器件卻是致命的。HDMI 圖像芯片采用幾何尺寸非常小的硅片制造,對ESD非常敏感。大多數(shù)這類圖像芯片內(nèi)部均集成了ESD 保護;但是,這種措施僅能提供受控制造環(huán)境中的保護[1]。在現(xiàn)實世界中,用戶經(jīng)常接觸像HDMI 這類接口,因此會引起ESD。
IEC61000-4-2 標準中定義了各種破壞程度。當人在地毯上行走時,累積電壓15KV 是很常見的。ESD 容易損壞甚至摧毀內(nèi)部集成電路。
IEC61000-4-2 標準參考人體模型(HBM),效仿人體的各種ESD現(xiàn)象。IEC61000-4-2 分為四種測試程度,消費電子一般根據(jù)IEC61000-4-2 規(guī)范的第四級測試:8KV 接觸和15KV空氣。盡管ESD 脈沖持續(xù)時間短,其電壓和電流幅度足以破壞敏感的IC。該標準相關(guān)的波形如下圖:
Figure 1 ESD pulse waveform according to IEC 61000-4-2
— 非常高的二極管開關(guān)速度(納秒級)和超低線電容(<1pF)可以確保信號完整性;
— 經(jīng)受若干次ESD靜電沖擊之后,ESD靜電保護性能沒有退化;
— 即使經(jīng)過幾百次ESD靜電放電之后,泄漏保持為低;
— 以小的占位面積實現(xiàn)最高的集成度;
— PCB 層面的RF 布線優(yōu)化封裝;
— 完全符合HDMI 1.3 規(guī)范要求;
可以直接使用于2對100歐的差分阻抗信號線 ,無論它的板式 ,層數(shù),厚度以及電路板的材質(zhì) ,對于促進高速快效電路設計,ESD0524P 這種小型無鉛且只有0.5mm間矩封裝 非常適合于流線布局 ,這種緊密間矩的封裝設計 可以幫助減小布線的不連續(xù)性及增加共模噪聲抑制 。
對于流線型高速信號線設計 和滿足信號線阻抗要求 ,ESD0524P的特殊設計 提供了ESD 的4線保護要求 ,符合IEC61000-4-2 ESD標準(±8KV CONTACT ESD 和 ±15KV Air ESD) , 同時提供卓越的嵌位電壓特性 ,減少HDMI芯片的過壓應力 ,提高HDMI 整體系統(tǒng)的可靠性 !
Figure 2 Flow-through layout of YINT‘S ESD0524P for HDMI Applications
這種低電容 ,低嵌位電壓 ,和低操作電壓 ,再加上它的獨特封裝設計 ,使它成為一個卓越的HDMI應用保護裝置 ,ESD0524P’S TDR and eye pattern performance Figure 3 、Figure 4
respectively, show the TDR results on 4-layer and 2-layer HDMI evaluation boards. Both results show that the TDR has met, and is well within, the HDMI CTS requirement (100 Ohm ± 15% for differential impedance).
Figure 3: ESD0524P 4-Layer HDMI TDR Result Figure 5: ESD0524P HDMI Eye Pattern Result
(1.48Gbps)
Figure 4: ESD0524P 2-Layer HDMI TDR Result Figure 6: ESD0524P HDMI Eye Pattern Result
(2.25Gbps)
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音特研發(fā)組:www.ddqczx.cn
IEEE1394接口是蘋果公司開發(fā)的串行標準,俗稱火線接口(firewire)。
同USB一樣,IEEE1394也支持外設熱插拔,可為外設提供電源,省去了外設自帶的電源,能連接多個不同設備,支持同步數(shù)據(jù)傳輸。
廣泛應用于局域多媒體互連,如PC,攝像機,錄像機,打印機,掃描儀等的互連。
IEEE1394規(guī)定的電纜是6芯線,電纜外層有一層總屏蔽,其中有兩對屏蔽雙絞線,一對用于傳送數(shù)據(jù),另一對用于傳送時鐘信號。一對電源線,為總線上處于等待方式的設備供電,或者直接給低功耗外圍設備供電。
掌上設備使用的更軟的線,去掉了電源線,使用4芯接口。
IEEE 1394使用低電壓差分信號系統(tǒng)(工作電壓介于1.20V至2.00V之間),最大數(shù)據(jù)傳輸率為400 Mbps(1394a)至1,600 Mbps(1394b)。 到達該數(shù)據(jù)傳輸率范圍時,應最小化抑制器的電容量。
需避免受到 ESD 影響的信號線路包括:TPA+、TPA-、TPB+和TPB-。
同時也需要防止30VDC電源總線受到ESD和過電流的危害。
實際使用中 Ethernet 接口是一個125 MHz 的時鐘頻率,工作為2 V 數(shù)字電平信號。
產(chǎn)品在室內(nèi)、短通訊數(shù)據(jù)線應用,因此從以太網(wǎng)接口輸入需要防護的通常是 ESD 的威脅。
一.千兆網(wǎng)絡靜電保護
使用音特電子ESD0524P/ESDVLC05-4等ESD器件,電容低至0.35pF,進行4線保護。
符合標準:IEC 61000-4-2 Level 4 (Contact: 12 kV Air: 17 kV)
優(yōu)點:提供高速數(shù)據(jù)傳輸需要,無信號損失、不影響速率
附件:音特電子以太網(wǎng)接口電路保護方案
引言:
音特電子 提供一系列接口保護器件,主要有HDMI、SD卡、SDI、USB、音視頻、底部連接器、鍵盤、CANbus等等......
ESD靜電保護元器件:ESDSRVLC05-4 封裝:SOT23-6L
ESD靜電保護元器件:ESD5V0K5 封裝:SOT-363
ESD靜電保護元器件:ESD5V0J4 封裝:SOT-353 (保護地與信號地間距大于0.0254mm)
ESD靜電保護元器件:ESDSRVLC05-4 封裝:SOT-23-6
2.Audio線路的保護
ESD靜電保護元器件:ESD5V0M5 封裝:SOT-563
ESD靜電保護元器件:ESD5V0AP 封裝:SOT-23 或 ESD5V0D3 SOD-323
3.CAN總線路的保護
車載24V ESD24VAP / SOT-23
I/O線接法:
4. MIC麥克風/話筒的保護
ESD靜電二極管器件:ESD5V0D3封裝:SOD-323或ESDBLC5V0AP 封裝:SOT-23
5. SD卡的保護
ESD靜電二極管器件:ESD5.0VL07封裝:SOIC-08
ESD靜電二極管器件: ESD5V0L4封裝:SOT-553 或ESDLC5V0D3B封裝:SOD-323
6. SDI卡的保護
ESD靜電二極管器件:ESDLC5V0D3B封裝:SOD-323
7. SIM卡的保護
ESD防靜電二極管:ESDSRVLC05-
8. USB3.0接口保護
ESD防靜電二極管:ESDSRVLC05-4 2PCS
關(guān)注公眾號:音特電子,輕松了解。
關(guān)鍵詞:接口保護、ESD防靜電二極管。