DVI接口靜電保護(hù)方案

ESD靜電放電的威脅和破壞。靜電放電產(chǎn)生的瞬間高電壓和高電流可能直接對(duì)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(hào)傳輸質(zhì)量。本文針對(duì)雙通道DVI接口采用低電容低鉗位電壓的ESD靜電防護(hù)器件 ，在不影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)那疤嵯聺M足阻抗要求，讓后端的電路得到有效防護(hù)。

DVI接口概述

DVI是基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)轉(zhuǎn)換最小差分信號(hào)技術(shù)來傳輸數(shù)字信號(hào)，TMDS運(yùn)用先進(jìn)的編碼算法把8bit數(shù)據(jù)(R、G、B中的每路基色信號(hào))通過最小轉(zhuǎn)換編碼為10bit數(shù)據(jù)(包含行場(chǎng)同步信息、時(shí)鐘信息、數(shù)據(jù)DE、糾錯(cuò)等)，經(jīng)過DC平衡后，采用差分信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)，它和LVDS(低電壓差分信號(hào))、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(shí)現(xiàn)長距離、高質(zhì)量的數(shù)字信號(hào)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(shù)字接口，不兼容模擬信號(hào)；DVI-D有18個(gè)或24個(gè)數(shù)字插孔+ 1個(gè)扁形插孔。

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

DVI接口的ESD防護(hù)

理想的保護(hù)器件應(yīng)兼具低ESD峰值鉗位電壓和低動(dòng)態(tài)電阻的優(yōu)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(hù)器件時(shí)我們需要考慮如下要求：

1. 極低電容

每個(gè)鏈路有6條數(shù)據(jù)差分線(即D0±，D1±，D2±, D3±,D4±,D5±)，外加一個(gè)時(shí)鐘(CLK±)。對(duì)于單個(gè)鏈路，每條鏈路上的最大吞吐量可接近4.95Gbps或1.65Gbps;對(duì)于雙鏈路，每條鏈路上的最大吞吐量可達(dá)到總共8Gbps或2.67Gbps。為了保持信號(hào)的完整性，必須使用非常低電容的器件、

2. 工作電壓

保護(hù)二極管的反向工作電壓 (VRWM)必須大于受保護(hù)系統(tǒng)的工作電壓。

3. 漏電流

經(jīng)過若干次ESD沖擊后，防護(hù)性能不退化且泄漏保持在較低水平

4.封裝

PCB設(shè)計(jì)層面，對(duì)布線進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)高效封裝布局。每個(gè)端口需要8個(gè)保護(hù)通道。

5. IEC 61000-4-2 等級(jí)

IEC 61000-4-2 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)定義了實(shí)際的 ESD 沖擊。該標(biāo)準(zhǔn)包含兩項(xiàng)測(cè)量:接觸放電和空氣放電。接觸和空氣等級(jí)越高，器件能夠承受的電壓就越高。

應(yīng)用方案

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(hù)器件，專為保護(hù)該接口的高速差分線路而設(shè)計(jì)，可同時(shí)保護(hù)四條差分?jǐn)?shù)據(jù)線，型號(hào)分別為SEUC10F5V4U和SEUC10F5V4UB。集成式器件的流通式封裝設(shè)計(jì)簡化了 PCB 布局，減少布線過程中的不連續(xù)性，促進(jìn)了信號(hào)完整性和系統(tǒng)穩(wěn)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(guī)范，可在±15kV（空氣）和 ±8kV（接觸）下提供瞬變保護(hù)。SEUC10F5V4UB的電容較低，客戶可根據(jù)線路實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

其他通道的防護(hù)采用了集成多路ESD靜電二極管SEUC236T5V4U，可同時(shí)保護(hù)的五個(gè)引腳免受靜電放電(ESD)和低等級(jí)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)。

型號(hào)參數(shù)

電氣特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表1 SEUC10F5V4U電氣特性表

表2 SEUC10F5V4UB電氣特性表

表3 SEUC236T5V4U電氣特性表

總結(jié)與結(jié)論

盡管隨著技術(shù)的不斷進(jìn)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(jìn)的接口所取代，但仍然具有一定的重要性和應(yīng)用價(jià)值，保護(hù)DVI接口免受ESD靜電損害是保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

ELECSUPER SEMI研發(fā)各種低電容低鉗位電壓的ESD保護(hù)器件，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)DVI接口的優(yōu)選之策，確保影像的正常顯示。

審核編輯 黃宇