智能电视的静电保护设计方案

1、智能电视的静电保护设计方案高清数字内容过去只好承载于物理磁盘上，需要专用设备才能够播放；现在，宽带连结无处不在，高清数字内容能够从“云”端中以“流”的形式传递和定制到计算机、智好手机或任何其余连网设备上。传统电视是一种独立的终端，只好接收广播电视节目，因为它不具备我们习惯使用的联网功能，最后会成为过时的产品。所以，智能电视家产应运而生。智能电视是指集成了互联网功能的电视机，它能供给比现在一般电视机更高级的计算能力和联网功能。为了获取更高性能，智能电视往常都采纳最新一代的技术。跟着更小更先进的集成电路不停促使电视机的发展，电磁兼容（EMC）领域将出现新的挑战，因为这些高速信号接口在正常使用条件下

2、会遇到静电和电缆放电事件的威迫。本文将针对智能电视上两个最常有和最敏感的接口：HDMI与千兆以太网接口供给保护方案。HDMI的ESD/CDE保护自从推出以来，HDMI（高清楚多媒体接口）已渐渐获取普及。消费电子领域宽泛采纳该接口进行高清数字内容的传输。可是，作为一种高性能接口，HDMI关于来自热插拔的电缆放电以及来自用户的直接静电放电（ESD）都极度敏感。为保证其正常的功能，鉴于HDMI的系统一定保护所有可能裸露的接口信号与电源引脚，以切合或高出IEC61000-4-2，Level4（15kV1空气放电，8kV接触放电）的EOS（过分电性应力）规范要求，而不致破坏。当前HDMI芯片工作在2.2

3、5Gbps，不久将达到3.4Gbps。在如此高的数据传输速率下，对信号完好性与阻抗要求的关注将远远超出HDMI一致性测试规范（CTS）。该规范要求所有HDMI接收设备都需将高速线路的差分阻抗保持在10015%。在3.4Gbps的数据传输速率下，怎样在不增添额外电容负载的条件下供给低箝位电压保护特别重点。为有效克制瞬态浪涌对低箝位电压的冲击，TVS二极管中需要更多的硅片面积。但增添硅片面积将以电容增大为代价。经过在办理浪涌的TVS二极管四周建立一个小电容二极管阵列，就能够解决这个两难的问题。这类方法能有效降低保护电路的总电容，同时保持强盛的浪涌保护能力。升特（Semtech）企业首创了采纳这类架

4、构的高级集成式TVS器件，无需付出高电容的代价就能获取优秀的保护。RClamp0584J是这类集成式TVS保护器件的一个最正确实例（图1）。该器件是RailClamp系列高速接口保护产品的最新成员。这类四线、5V工作电压保护器件的性能高出了IEC6100-4-2level4对静电瞬变的保护要求。图1同时也明确显示，这款器件采纳了独到的封装设计。“穿通型（Flowthrough）”封装一词来自升特企业，这类封装同意走线直接穿过保护器件，所以最大限度地减小了因为均衡差分线对的中止或失配所致使的额外寄生电感与电容。给HDMI接口增添ESD保护时，一定保证保证器件对信号完好性的2影响最小。眼图测试能够

5、显示源接口上的任何信号失真，眼图可采纳环绕HDMI眼罩组成一个“开放”眼的位模式，这类洁净的眼图能够考证优秀的信号完好性。图2给出了眼图测试的一个例子。作为参照基准，左图是没有任何保护的HDMI视频信号，右图则是增添了TVS保护器件后的HDMI接口信号。能够看出RClamp0584J对眼图的信号完好性影响特别小。千兆以太网的浪涌保护典型智能电视与传统电视的主要差别是经过以太网接入互联网的联网功能。千兆以太网已宽泛应用于新式智能电视。它工作在125MHz频次，用四对双绞线进行收发（全双工）。它采纳一种双向的五级编码体制，该体制需要一个复杂的PHY芯片组。最新的以太网PHY芯片组一般都采纳65nm

6、或45nm工艺制作。这些更小的技术节点可实现更高的性能，但也增添了对带电电缆、闪电或“人体”静电所惹起致命破坏的敏感性。过去，ESD和CDE向来是计算机或花费电子产品中以太网接口的最典型瞬变威迫。闪电或浪涌保护主要用于通讯基础设备。最近几年来，因为技术的进步，计算机与花费电子产品愈来愈廉价。当全世界大部分人都能拥有自己的计算机或电视机，这些电器产品被带入一个需考虑瞬变威迫的不利环境中。中国现已强迫要求销往某些乡村地域的电子产品应具备以太网浪涌保护功能。新标准可保证昂贵的产品拥有合理的3使用寿命，以及使用该产品的家庭的安全性。中国的浪涌测试采纳金属性保护（线间）或纵向保护（线至地）波形。波形被定

7、义为拥有10s的上涨时间和700s的衰减时间，客户定义的开路电压不低于1kV。正、负极性的浪涌都要进行测试。要达到合格标准，设备一定在浪涌测试后仍旧能够持续工作。以太网端口包含变压器以及共模扼流圈，用于将PHY连结至外面世界。变压器与扼流圈都能够是分立器件，但集成方案（包含RJ-45接口、电阻和电容）正变得日趋普及。在任何状况下，变压器都将提供对外面电压的高水平共模隔绝，但不供给线间浪涌保护。关于线间（线与线）浪涌，电流将流入一根导线，穿过变压器再返回至源泉。电流流过时会给线端（RJ-45端）的变压器绕组充电。一旦浪涌消逝，线端绕组将停止充电，并将其储存的能量传递给PHY芯片所在的芯片端。传递

8、到PHY端的脉冲信号很可能会破坏PHY芯片。实现以太网收发器的靠谱保护需要采纳一组外面保护器件，它可以汲取预期的瞬变能量，将进入的浪涌迅速地降低到安全电平，但在正常工作状况下对系统没有影响。为保证差分线对的信号完好性，必须对电容性负载与封装进行优化。此外，每个最新以太网部署都会用到更高密度的电路板，因此要求保护方案占用更小的电路板空间。升特企业的最新以太网保护方案RClamp2574N可知足并超出所有上述要求。建议将其搁置于变压器的PHY端，尽可能凑近磁体。RClamp2574N可配置为保护一个千兆以太网的所有四对差分线对。如图3所示，八个I/O引脚中的每一个都有一个低电容的控向二极管对，该4

9、器件用来将有害的浪涌电流引入内部的低压TVS二极管。控向二极管的工作电压仅有2.5V，采纳升特企业专利的EPD工艺技术制造。低压导通是一个很重要的保护参数，因为好多PHY芯片都集成了ESD保护构造。这些构造并不是针对承受很大的电能而设计。假如它们在外面保护实现以前导通，则可能致使PHY芯片故障。典型千兆以太网PHY的工作电压为2.5V，所以应采纳2.5V的TVS，因为一旦器件中的有害电压超出了保护器件的穿通电压，2.5V的TVS会立刻导通，进而有效地保护PHY芯片。图4显示了RClamp2574N的流通型PCB走线。信号线连结到第1、2、4、5、6、7、9和10脚。第3脚与8脚连结到三其中心接地。在一个典型以太网应用中，这些引脚以及接地都应悬空（即