基于HDMI接口的ESD保护解决方案

中心议题：
    * HDMI接口的ESD保护解决方案
解决方案：
    * 实现内部电容负载去耦
    * 低漏电，可耐受数百次静电放电冲击
    * 超高二极管切换速度

高清多媒体接口(HDMI)将音频和视频信号整合在单一的数字接口中，可用于蓝光播放器、DVD播放器、PVR、数字电视(DTV)、机顶盒、游戏机和其他音视频设备。HDMI采用单根电缆和接口取代传统的多电缆多接口，支持无压缩数字视频、多路音频信号，以及视频源和液晶电视等接收器之间的数据通信。 HDMI支持标准/增强/高清视频信号、标准或多路环绕音频、版权保护(HDCP)，并确保HDMI信号源设备使用液晶电视等HDMI终端设备支持的音频 /视频格式。

HDMI接收器和发射器的IC芯片全部采用深亚微米工艺制造。亚微米CMOS制程十分敏感，通常设有ESD保护限制(最高2kV)，必须符合人体放电模式(HBM)标准。满足这项标准仅可在受到妥善保护的生产和装配流程中提供ESD保护。

LCD电视和机顶盒(STB)等终端应用极易受到ESD冲击，特别是HDMI等热插拔接口。热插拔接口允许用户在程序运行期间插拔连接线。另外，大多数生产商都在争取获得某些消费电子产品证书(如CE认证)，根据IEC61000-4-2标准，认证产品必须具备极高的ESD保护性能。这一领域的ESD放电可能远比HBM标准规定的放电情况严重。考虑上述原因，生产商强烈建议为外部端口增加额外的ESD保护电路。

目前，恩智浦半导体(NXPSemiconductor)开发了多种DVI/HDMI接口IC芯片，不仅确实能够提供出色的ESD保护，而且增加了DDC 信号电平转换和反向驱动保护功能。这些IC是GHz级DVI/HDMI高速数据端口不可或缺的组成部分。为实现简化布线，优化布局，最大程度地减小面积，并同时达到最高ESD防护等级，恩智浦提供集成度更高的解决方案，例如IP477x系列。

HDMI系列解决方案既有等简单的ESD保护器件，也有IP4778CZ38这样高度集成的接口调节解决方案，又或者IP4779CZ64等HDMI开关。、IP4778CZ38和IP4779CZ64解决方案均具有独一无二的竞争优势，例如带DDC斜率加速器的DDC缓冲技术，以及确保用户能够驱动长 DDC数据线的EMI去耦技术。



这些产品可应用在各种具有HDMI接口的设备中，包括平板电视、机顶盒、台式电脑、笔记本电脑、显卡、加密狗、适配器、扩展坞。它们的主要优点是：操作简单的板级ESD保护；符合HDMI标准的低电容ESD保护二极管；可电平转换和斜率加速以驱动长电缆；符合HDMI接口面积的封装规格。

下表列出了恩智浦的主要HDMI接口调节和ESD保护设备的重要功能。


IP4777/78CZ38高端解决集成了DVI/HDMI接口ESD保护、DDC缓冲、热插拔控制、多路复用选项和反向驱动保护。可用于各种HDMI源设备、计算机和消费电子产品，例如蓝光播放器、PVR、DVD录放机、笔记本电脑、主板显卡和端口、机顶盒和游戏机。IP4778CZ38可用于多种终端设备、计算机和消费类电子产品，例如电视、蓝光播放器、PVR和DVD刻录机。



IP4777/78CZ38主要功能如下：
.符合无铅和RoHS标准，“深绿”标志。
.可实现内部电容负载去耦，从而在符合HDMI1.3标准规定之50pF的最大负载的情况下，提高DDC线路的设计灵活性。
.强大的ESD保护，即使经受多次静电放电冲击仍能保持稳定性能。
.低漏电，可耐受数百次静电放电冲击。
.超高二极管切换速度(ns级)、0.7pF低接地线性电容和0.05pF差动电容保证信号完整。
.系统和HDMI接口之间的DDC电容去耦。
.高电容负载(>700pF)驱动电缆缓冲。
.热插拔检测模块。
.斜率限制器降低CEC激振保护。
.TMDS线路均采用集成式轨到轨箝位二极管，满足IEC61000-4-2第4级标准规定的±8kV下游ESD保护要求。
.通用0.5mm线距。
.面积小、集成度高的PCB级38针优化RF布线。
.38针TSSOP无铅封装。




上面两个图分别给出了HDMI源设备的高集成度解决方案和HDMI终端设备的高集成度解决方案的电路示意图。