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硕凯防护方案设计:智能电视HDMI与千兆以太网接口防护方案

已有 229 次阅读2015-12-25 14:07 | 关键词: 智能电视防护方案

随着“互联网+”大行其道,衍生出了各种与互联网相关的应用,这无疑会给我们的生活带来了很大的便捷。智能电视的到来,顺应了电视机“高清化”“网络化”、“智能化”的趋势。当PC早就智能化,手机和平板也在大面积智能化的情况下,TV这一块屏幕不会逃过IT巨头的法眼,一定也会走向智能化。智能电视是指集成了互联网功能的电视机,它能提供比当今普通电视机更高级的计算能力和联网功能。为了获得更高性能,智能电视通常都采用最新一代的技术。随着更小更先进的集成电路不断促进电视机的发展,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会受到静电和电缆放电事件的威胁。

本文硕凯电子的FAE工程师将针对智能电视上两个最常见和最敏感的接口:HDMI与千兆以太网接口提供保护方案。

HDMI接口防护方案:

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。

为确保其正常的功能,基于HDMI的系统必须保护所有可能暴露的接口信号与电源引脚,以符合或超出IEC 61000-4-2Level 4(±15kV空气放电,±8kV接触放电)EOS(过度电性应力)规范要求,而不致损坏。

    为有效抑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。但增加硅片面积将以电容增大为代价。通过在处理浪涌的TVS二极管周围构建一个小电容二极管阵列,就可以解决这个两难的问题。这种方法能有效降低保护电路的总电容,同时保持强大的浪涌保护能力。分别在HDMI的数据线,时钟频率等传输线用TVS对地做防护,钳位静电电压ULC0524P高级集成式TVS二极管。该器件是硕凯电子高速接口保护产品的最新成员。该TVS的结电容小于0.8pF,在HDMI最高传输速率时都可以完整传输信号这种四线、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。DSON-10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。

千兆以太网接口防护方案:

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)。以太网端口包括变压器以及共模扼流圈,用于将PHY连接至外部世界。变压器与扼流圈都可以是分立器件,但集成方案(包含RJ-45接口、电阻和电容)正变得日益普及。在任何情况下,变压器都将提供对外部电压的高水平共模隔离,但不提供线间浪涌保护。对于线间(线与线)浪涌,电流将流入一根导线,穿过变压器再返回至源头。电流流过时会给线端(RJ-45)的变压器绕组充电。一旦浪涌消失,线端绕组将停止充电,并将其存储的能量传送给PHY芯片所在的芯片端。传送到PHY端的脉冲信号很可能会损坏PHY芯片。

实 现以太网收发器的可靠保护需要采用一组外部保护器件,它可以吸收预期的瞬变能量,将进入的浪涌快速地降低到安全电平,但在正常工作情况下对系统没有影响。 为保证差分线对的信号完整性,必须对电容性负载与封装进行优化。另外,每个最新以太网部署都会用到更高密度的电路板,因而要求保护方案占用更小的电路板空 间。

硕凯电子的最新千兆以太网防护方案中使用网络变压器后级用体积小,结电容低的TVS二极管SLVU2.5-8吸收差模能量,该TVS反应时间快,兼顾防护静电功能。八个I/O引脚中的每一个都有一个低电容的TVS二极管,该器件用来将有害的浪涌电流引入内部的低压TVS二极管。TVS二极管的工作电压仅有2.5V,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2.5VTVS,因为一旦器件中的有害电压超过了保护器件的穿通电压,2.5VTVS会立即导通,从而有效地保护PHY芯片

    智能电视采用的最新技术也带来了独特的静电保护问题。良好的瞬变抑制要求有最先进的保护机制,能将瞬变电压降低到一个安全水平,同时保持系统信号的完整性。尽早选择正确的保护方案可以防止在设计后期出现瞬变电压威胁,消除了重新进行设计布局所花费的不必要时间,从而在竞争激烈的消费电子领域实现产品快速上市。

    更多智能家居产品的电路防护方案设计、整改以及选型都可直接访问硕凯电子官网(http://www.socay.com)在线咨询我们的FAE工程师。


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