智能电视HDMI与RJ45接口静电保护方案

智能电视HDMI与RJ45接口静电保护方案

高清数字内容过去只能承载于物理磁盘上，需要专用设备才可以播放；而今，宽带连接无处不在，高清数字内容可以从“云”端中以“流”的形式传送和定制到计算机、智能手机或任何其它连网设备上。传统电视是一种独立的终端，只能接收广播电视节目，由于它不具备我们习惯使用的联网功能，最终会成为过时的产品。因此，智能电视产业应运而生。

自从推出以来，HDMI（高清晰多媒体接口）已逐渐得到普及。消费电子领域广泛采用该接口进行高清数字内容的传输。不过，作为一种高性能接口，HDMI对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。

RClamp0584J是这种集成式TVS保护器件的一个最佳实例（图1）。该器件是RailClamp系列高速接口保护产品的最新成员。这种四线、5V工作电压保护器件的性能超出了IEC 6100-4-2 level 4对静电瞬变的保护要求。图1同时也明确显示，这款器件采用了独特的封装设计。“穿通型（Flow through）”封装一词来自升特公司，这种封装允许走线直接穿过保护器件，因此最大限度地减小了由于平衡差分线对的中断或失配所导致的额外寄生电感与电容。

千兆以太网的浪涌保护

典型智能电视与传统电视的主要区别是通过以太网接入互联网的联网功能。千兆以太网已广泛应用于新型智能电视。它工作在125MHz频率，用四对双绞线进行收发（全双工）。它采用一种双向的五级编码机制，该机制需要一个复杂的PHY芯片组。最新的以太网PHY芯片组一般都采用65nm或45nm工艺制作。这些更小的技术节点可实现更高的性能，但也增加了对带电电缆、闪电或“人体”静电所引起致命破坏的敏感性。

过去，ESD和CDE一直是计算机或消费电子产品中以太网接口的最典型瞬变威胁。闪电或浪涌保护主要用于通信基础设施。近年来，由于技术的进步，计算机与消费电子产品越来越便宜。当全球大多数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胁的不利环境中。中国现已强制要求销往某些农村地区的电子产品应具备以太网浪涌保护功能。新标准可确保昂贵的产品具有合理的使用寿命，以及使用该产品的家庭的安全性。中国的浪涌测试采用金属性保护（线间）或纵向保护（线至地）波形。波形被定义为具有10μs的上升时间和700μs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，设备必须在浪涌测试后仍然能够继续工作。

升特公司的最新以太网保护方案RClamp2574N可满足并超过所有上述要求。建议将其放置于变压器的PHY端，尽可能靠近磁体。RClamp2574N可配置为保护一个千兆以太网的全部四对差分线对。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，采用升特公司专利的EPD工艺技术制造。低压导通是一个很重要的保护参数，因为很多PHY芯片都集成了ESD保护结构。这些结构并非针对承受很大的电能而设计。如果它们在外部保护实现之前导通，则可能导致PHY芯片故障。典型千兆以太网PHY的工作电压为2.5V，因此应选用2.5V的TVS，因为一旦器件中的有害电压超过了保护器件的穿通电压，2.5V的TVS会立即导通，从而有效地保护PHY芯片。

另外，RClamp2574N的线间典型电容为1.7pF，这个值足够小，可避免任何数据包丢失或错误。

本文小结

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