HDMI(高清多媒體接口)是一種全數(shù)字化視頻和聲音發(fā)送接口，可以發(fā)送未壓縮的音頻及視頻信號，廣泛應(yīng)用在消費(fèi)類產(chǎn)品上，如機(jī)頂盒、DVD播放器、個(gè)人計(jì)算機(jī)、電視、游戲主機(jī)、綜合擴(kuò)大機(jī)、數(shù)字音響與電視機(jī)等設(shè)備。HDMI 2.0支持4K，帶寬可達(dá)到18Gbps，支持3840×2160分辨率和50FPS、60FPS幀率。HDMI電路制造商不斷致力于微縮其元器件內(nèi)的晶體管、連接線路及絕緣層的極限尺寸，以此實(shí)現(xiàn)高速電子元件的小型化設(shè)計(jì)，這雖促進(jìn)了設(shè)備結(jié)構(gòu)的緊湊化，卻也引發(fā)了器件因擊穿效應(yīng)導(dǎo)致的損壞風(fēng)險(xiǎn)顯著增加這一新問題。

HDMI接口作為一種熱插拔端口，其設(shè)計(jì)易受到靜電放電的損害，造成內(nèi)部芯片的損壞，尤其是在與用戶終端或帶電電纜的連接過程中。普通的防護(hù)方案或許會(huì)對數(shù)據(jù)的傳輸造成一定影響，隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品需求的持續(xù)增長，對ESD保護(hù)器件性能加強(qiáng)的需求也越來越強(qiáng)烈。此方案采用集成四通道保護(hù)、超低容值、低漏電的ESD靜電防護(hù)器件，在不影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)那疤嵯聺M足HDMI兼容性測試規(guī)范(CTS)的信號完整性和阻抗要求，讓后端的電路得到有效防護(hù)。

HDMI接口介紹

HDMI連接器中具有四對差分?jǐn)?shù)字信號 (TMDS)傳輸通道。三個(gè)差分對傳輸數(shù)據(jù)信號，而 TMDS CLK提供時(shí)鐘信號用于同步信息。 除了四個(gè) TMDS對之外，HDMI連接器還有六個(gè)其他通道：熱插拔檢測(HPD)通道，可檢測何時(shí)建立連接；消費(fèi)類電子控制(CEC)通道，允許用戶通過 HDMI控制器件；音頻回傳（ARC）通道，用于 HDMI以太網(wǎng)或音頻返回通道；SDA和SCL通道，可提供I2C控制；以及電源通道，可提供 5V電源。

圖1 HDMI接口引腳配置

表1 HDMI 2.0引腳配置

保護(hù)HDMI免受EOS&ESD影響

圖2整體應(yīng)用方案

1.高速差分線D0+/D0-,D1+/D1-,D2+/D2-,時(shí)鐘引腳CLK+/CLK-

HDMI 2.0擁有三組高速差分信號線，支持高達(dá)18Gbps的高速數(shù)據(jù)傳輸。由于接口試圖在傳輸大量內(nèi)容時(shí)仍保持極高速度，因此選擇合適的ESD防護(hù)器件至關(guān)重要。除高速差分信號線之外，HDMI 2.0還擁有一對頻率為600MHz的時(shí)鐘差分線CLK+/CLK-,用于同步芯片內(nèi)各個(gè)模塊的操作，確保它們按照正確的時(shí)間序列執(zhí)行任務(wù)。

我們推薦使用湖南靜芯的深回掃型ESD器件SEUCS10F3V4B。SEUCS10F3V4B是一款保護(hù)高速數(shù)據(jù)接口的超低電容深回掃型ESD保護(hù)器件，集成了四對超低電容控向二極管和一個(gè)TVS二極管，專門設(shè)計(jì)用于保護(hù)連接到數(shù)據(jù)傳輸線的敏感電子元件免受ESD(靜電放電)引起的過壓，可適用于HDMI 2.0的高速差分信號線防護(hù)。

SEUCS10F3V4B器件的工作電壓為3.3V，結(jié)電容僅為0.12pF，鉗位電壓為5.5V，其封裝形式為DFN2510-10L，可同時(shí)對兩對高速數(shù)據(jù)線進(jìn)行靜電防護(hù)，且符合IEC 61000-4-2 (ESD)規(guī)范，在±15kV（空氣）和±15kV（接觸）下提供瞬變保護(hù)。

2.CEC控制信號通道

CEC是與其他HDMI信號分開的電信號，擁有一套完整的單總線協(xié)議，電子設(shè)備可以借著CEC信號讓使用可控制HDMI接口上所連接的裝置，實(shí)現(xiàn)由單一遙控器控制所有HDMI連接的裝置。該通道允許HDMI設(shè)備在沒有用戶干擾情況下互相命令控制，最多可以控制15個(gè)設(shè)備。

推薦使用湖南靜芯的常規(guī)電容ESD器件SENC2F5V1BA作為該通道的靜電保護(hù)器件。該器件工作電壓為 5 V，鉗位電壓為10V，結(jié)電容為15pF，可對單條線路進(jìn)行靜電防護(hù)。符合IEC 61000-4-2 (ESD)規(guī)范，在 ±30kV（空氣）和 ±30kV（接觸）下提供瞬變保護(hù)。

3.ARC,SCL,SDA,HPD,電源通道

ARC功能是指HDMI線可直接將數(shù)字音頻輸出到功放上解碼，并在音響設(shè)備上輸出。HDMI2.0的14引腳擁有ARC功能，傳輸速度約為1Mbit/s。為了保證頻的穩(wěn)定傳輸，需要在14引腳附近連接合適的靜電保護(hù)器件。

SCL引腳和SDA引腳分別作為HDMI接口的DDC時(shí)鐘和數(shù)據(jù)通道，通過這兩個(gè)引腳可讓傳送端與接收端得知彼此的傳送與接收能力，最后可放送出符合電視分辨率的影像畫面。

HPD引腳擁有熱插拔檢測功能，其作用是當(dāng)顯示器等HDMI接口的顯示設(shè)備通過HDMI/DVI接口與HDMI源端相連或斷開連接時(shí)，HDMI源端能夠通過HDMI/DVI的HPD引腳檢測出這一事件，并做出響應(yīng)。

以上四個(gè)引腳再加上5V的電源引腳可以通過一個(gè)六引腳的集成式ESD器件進(jìn)行靜電防護(hù)。我們推薦采用湖南靜芯集成多路ESD靜電二極管SEUC236T5V4U，可同時(shí)保護(hù)HDMI2.0的五個(gè)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(jié)電容僅有0.6pF，符合IEC 61000-4-2 (ESD)規(guī)范，在 ±17kV（空氣）和 ±12kV（接觸）下提供瞬變保護(hù)。

電氣特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表2 SEUCS10F3V4B電氣特性表

表3 SENC2F5V1BA電氣特性表

表4 SEUC236T5V4U電氣特性表

總結(jié)與結(jié)論

HDMI接口自問世以來，一直是用于傳輸視頻和音頻數(shù)據(jù)的常用接口之一。隨著 HDMI標(biāo)準(zhǔn)的每次更新，制造商都可以借助工藝技術(shù)的改進(jìn)增加數(shù)據(jù)帶寬，并在越來越小的芯片組中添加更多特性。隨著尺寸減小，HDMI元件對靜電放電等瞬態(tài)電壓變得越來越敏感，保護(hù)HDMI接口免受ESD靜電損害極為關(guān)鍵。

湖南靜芯深淺回掃型單雙向系列ESD器件工作電壓涵蓋1~36V，電流涵蓋4~30A，0.1pF極低電容，封裝涵蓋CSP、FC及各類封裝形式，可按照客戶需求性能與封裝提供定制化開發(fā)服務(wù)，為各種接口提供值得信賴的保護(hù)器件。以上解決方案是保護(hù) HDMI 2.0的優(yōu)選之策，確保消費(fèi)者能夠高品質(zhì)享受視聽體驗(yàn)的流暢無阻。