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DVI接口靜電保護方案

靜芯微 ? 來源:jf_65561982 ? 作者:jf_65561982 ? 2024-09-27 15:38 ? 次閱讀
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DVI接口靜電保護方案

ESD靜電放電的威脅和破壞。靜電放電產生的瞬間高電壓和高電流可能直接對DVI接口的電路造成損害,如擊穿絕緣層、損壞電子元件等。此外,靜電放電還可能引入噪聲干擾,影響DVI接口的信號傳輸質量。本文針對雙通道DVI接口采用低電容低鉗位電壓的ESD靜電防護器件 ,在不影響數據傳輸的前提下滿足阻抗要求,讓后端的電路得到有效防護。

DVI接口概述

DVI是基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)轉換最小差分信號技術來傳輸數字信號,TMDS運用先進的編碼算法把8bit數據(R、G、B中的每路基色信號)通過最小轉換編碼為10bit數據(包含行場同步信息、時鐘信息、數據DE、糾錯等),經過DC平衡后,采用差分信號傳輸數據,它和LVDS(低電壓差分信號)、TTL(通過鏡頭)相比有較好的電磁兼容性能,可以用低成本的專用電纜實現長距離、高質量的數字信號傳輸。DVI接口主要分為3種類型: DVI-A,DVI-D,DVI-I。

DVI-D(DVI-Digital)接口,是純數字接口,不兼容模擬信號;DVI-D有18個或24個數字插孔+ 1個扁形插孔。

wKgZomb2YPOAVVp4AAAQbHI-Ork275.png

Pin Signal Assignment Pin Signal Assignment Pin Signal Assignment
1 T.M.D.S Data2- 9 T.M.D.S Data1- 17 T.M.D.S Data0-
2 T.M.D.S Data2+ 10 T.M.D.S Data1+ 18 T.M.D.S Data0+
3 T.M.D.S Data2/4 Shield 11 T.M.D.S Data1/3 Shield 19 T.M.D.S Data0/5 Shield
4 T.M.D.S Data4- 12 T.M.D.S Data3- 20 T.M.D.S Data5-
5 T.M.D.S Data4+ 13 T.M.D.S Data3+ 21 T.M.D.S Data5+
6 DDC Clock 14 +5V Power 22 T.M.D.S Clock Shield
7 DDC Data 15 Ground(for +5V) 23 T.M.D.S Clock+
8 No Connect 16 Hot Plug Detect 24 T.M.D.S Clock-

DVI-I(DVI-Integrated)接口,兼容DVI-I和DVI-D兩種插頭,兼容數字和模擬信號,有18個或24個數字插孔+5個模擬信號的插孔。目前,顯卡一般采用DVI-I接口,其通過轉換接頭,可以連接到普通的VGA接口。通常,顯示器帶兩個DVI接口,或者DVI、VGA接口各一個。

wKgaomb2YPSAe-L-AAAcvT3fCu4359.png

Pin Signal Assignment Pin Signal Assignment Pin Signal Assignment
1 T.M.D.S Data2- 9 T.M.D.S Data1- 17 T.M.D.S Data0-
2 T.M.D.S Data2+ 10 T.M.D.S Data1+ 18 T.M.D.S Data0+
3 T.M.D.S Data2/4 Shield 11 T.M.D.S Data1/3 Shield 19 T.M.D.S Data0/5 Shield
4 T.M.D.S Data4- 12 T.M.D.S Data3- 20 T.M.D.S Data5-
5 T.M.D.S Data4+ 13 T.M.D.S Data3+ 21 T.M.D.S Data5+
6 DDC Clock 14 +5V Power 22 T.M.D.S Clock Shield
7 DDC Data 15 Ground(for +5V) 23 T.M.D.S Clock+
8 Analog Vertical Sync 16 Hot Plug Detect 24 T.M.D.S Clock-
C1 Analog Red C2 Analog Green C3 Analog Blue
C4 Horizontal Sync Analog C5 Analog Ground (analog R,G,&B return)

DVI接口的ESD防護

理想的保護器件應兼具低ESD峰值鉗位電壓和低動態電阻的優越特性,以有效限制電壓尖峰并減少能量損耗。在為DVI接口選擇ESD保護器件時我們需要考慮如下要求:

1. 極低電容

每個鏈路有6條數據差分線(即D0±,D1±,D2±, D3±,D4±,D5±),外加一個時鐘(CLK±)。對于單個鏈路,每條鏈路上的最大吞吐量可接近4.95Gbps或1.65Gbps;對于雙鏈路,每條鏈路上的最大吞吐量可達到總共8Gbps或2.67Gbps。為了保持信號的完整性,必須使用非常低電容的器件、

2. 工作電壓

保護二極管的反向工作電壓 (VRWM)必須大于受保護系統的工作電壓。

3. 漏電流

經過若干次ESD沖擊后,防護性能不退化且泄漏保持在較低水平

4.封裝

PCB設計層面,對布線進行優化,實現高效封裝布局。每個端口需要8個保護通道。

5. IEC 61000-4-2 等級

IEC 61000-4-2 測試標準定義了實際的 ESD 沖擊。該標準包含兩項測量:接觸放電和空氣放電。接觸和空氣等級越高,器件能夠承受的電壓就越高。

應用方案

wKgZomb2YPWAJSKXAABpP9QmH1Q725.png

我們以雙通道DVI-I接口為例,推薦兩款電氣特性相似的十引腳集成式ESD防護器件,專為保護該接口的高速差分線路而設計,可同時保護四條差分數據線,型號分別為SEUC10F5V4U和SEUC10F5V4UB。集成式器件的流通式封裝設計簡化了 PCB 布局,減少布線過程中的不連續性,促進了信號完整性和系統穩定性的提升。兩款器件的工作電壓為 5 V,鉗位電壓為12V,符合IEC 61000-4-2 (ESD) 規范,可在±15kV(空氣)和 ±8kV(接觸)下提供瞬變保護。SEUC10F5V4UB的電容較低,客戶可根據線路實際情況進行選擇。

其他通道的防護采用了集成多路ESD靜電二極管SEUC236T5V4U,可同時保護的五個引腳免受靜電放電(ESD)和低等級浪涌事件的沖擊與干擾。它的工作電壓為 5 V,結電容僅有0.6pF,符合IEC 61000-4-2 (ESD) 規范,在 ±17kV(空氣)和 ±12kV(接觸)下提供瞬變保護。

型號參數

規格型號 方向 工作電壓(V) IPP(A) 鉗位電壓(V) 結電容(pF) 封裝
SEUC10F5V4U Uni. 5 4.5 12 0.6/0.3 DFN2510-10L
SEUC10F5V4UB Uni. 5 3 12 0.4/0.2 DFN2510-10L
SEUC236T5V4U Uni. 5 4.5 12 0.6 SOT-23-6L

電氣特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

Parameters Symbol conditions Min. Typ. Max. Unit
Reverse stand-off voltage VRWM 5.0 V
Reverse Breakdown Voltage VBR IT= 1mA 6.0 V
Reverse Leakage Current IR VRWM=5V 1.0 uA
Peak Pulse Current IPP TP=8/20us@25℃ 4.5 A
Clamping Voltage VCL IPP=1A; TP=8/20us 9.0 11.0 V
Clamping Voltage VCL IPP=4.5A; TP=8/20us 12.0 15.0 V
Junction capacitance CJ I/O pins to ground;
VR=0V; f = 1MHz
0.6 pF
Between I/O pins;
VR=0V; f = 1MHz
0.3

表1 SEUC10F5V4U電氣特性表

Parameters Symbol conditions Min. Typ. Max. Unit
Reverse stand-off voltage VRWM 5.0 V
Reverse Breakdown Voltage VBR IT= 1mA 6.0 7.5 8.5 V
Reverse Leakage Current IR VRWM=5V 1.0 uA
Clamping Voltage VCL IPP=1A; TP=8/20us 9.0 11.0 V
Clamping Voltage VCL IPP=3A; TP=8/20us 12.0 15.0
Junction capacitance CJ I/O pins to ground;
VR=0V; f = 1MHz
0.4 0.5 pF
Between I/O pins;
VR=0V; f = 1MHz
0.2 0.25

表2 SEUC10F5V4UB電氣特性表

Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Units
Reverse Stand-off Voltage VRWM 5.0 V
Reverse Breakdown Voltage VBR IT=1mA 6.0 V
Reverse Leakage Current IR VRWM=5V 1.0 uA
Clamping Voltage VC IPP=1A; tp=8/20us 9.0 11.0 V
Clamping Voltage VC IPP=4.5A; tp=8/20us 12.0 15.0 V
Junction Capacitance CJ I/O to GND; VR=0V; f=1MHz 0.6 1.0 pF
Between I/O; VR=0V; f=1MHz 0.3 0.5

表3 SEUC236T5V4U電氣特性表

總結與結論

盡管隨著技術的不斷進步和新型接口的普及,DVI接口在日常生活中的重要性正在逐漸降低,被HDMI和DisplayPort等更先進的接口所取代,但仍然具有一定的重要性和應用價值,保護DVI接口免受ESD靜電損害是保持系統穩定運行的關鍵環節。

ELECSUPER SEMI研發各種低電容低鉗位電壓的ESD保護器件,可按照客戶需求性能與封裝提供定制化開發服務,為各種接口提供值得信賴的保護器件。以上解決方案是保護DVI接口的優選之策,確保影像的正常顯示。

審核編輯 黃宇

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