為什麼我們需要針對HDMI設計高浪湧保護？

 

絕大部分工程師在設計時，都會為HDMI接口加上ESD保護
，這是因為HDMI接口經常裸露在外，並且對靜電十分敏感。但與此同時，浪湧保護設計往往容易被忽略
，而成為破壞係統的重要原因。

 

那na麼me究jiu竟jing什shen麼me是shi浪lang湧yong，以yi及ji為wei什shen麼me我wo們men需xu要yao針zhen對dui浪lang湧yong設she計ji保bao護hu措cuo施shi呢ne
？廣guang義yi上shang講jiang，浪lang湧yong就jiu是shi電dian壓ya或huo者zhe電dian流liu在zai瞬shun間jian出chu現xian的de超chao過guo峰feng值zhi的de現xian象xiang。浪lang湧yong發fa生sheng的de時shi間jian往wang往wang很hen短duan
，但dan劇ju烈lie的de脈mai衝chong產chan生sheng的de能neng量liang往wang往wang會hui對dui係xi統tong產chan生sheng極ji大da的de衝chong擊ji。

 

針對HDMI接口，高浪湧形成的原因有很多，但最主要的因素來自於較長的HDMI線纜，以及閃電。這些因素產生的能量一般會比靜電產生的要大
，所以相對而言也更需要良好的保護。

 

那麼有些同學會有疑惑，針對哪些應用場景的HDMI接口更可能麵對如上所說的長線纜、閃電等造成的高浪湧的情況呢
？我們就拿樓宇自動化監控作為例子，IP網(wang)絡(luo)監(jian)控(kong)攝(she)像(xiang)頭(tou)往(wang)往(wang)被(bei)安(an)放(fang)在(zai)室(shi)內(nei)外(wai)的(de)各(ge)個(ge)區(qu)域(yu)
，所(suo)以(yi)同(tong)時(shi)他(ta)們(men)需(xu)要(yao)對(dui)長(chang)線(xian)纜(lan)和(he)閃(shan)電(dian)進(jin)行(xing)防(fang)護(hu)。當(dang)然(ran)
，我(wo)們(men)也(ye)會(hui)建(jian)議(yi)消(xiao)費(fei)類(lei)產(chan)品(pin)
，尤(you)其(qi)是(shi)電(dian)視(shi)、筆記本電腦、電視機頂盒等，在設計的時候加入高浪湧防護
，想像一下
，在一些環境裏
，比如酒店以及某些私人住宅，人們會把HDMI接口安置在牆上，通過牆內走線到對應的設備。所以牆內的走線相對而言也會很長。這就需要浪湧保護來防止消費者使用長線纜導致HDMI接口的損壞。

 

IEC-61000-4-5 標準

 

IEC 61000-4-5 是國際電氣委員會（International Electrotechnical Commission）發布的關於浪湧保護的相關標準。你可以參考如下的圖示來理解IEC對於靜電IEC 61000-4-2和浪湧IEC 61000-4-5debiaozhundequbie。jingdianxianxiangxiangbieryanyougenggaodedianliujianfeng，danshilangyongbaohubiaozhunxuyaoyingduigengchangshijianhegenggaonengliangdechongji，zheyeyaoqiulegenggaodengjidebaohu。

 

圖1. 靜電和浪湧電流波形示意圖

 

在此我們推薦TI的ESD204這顆物料，用來應對HDMI的高浪湧保護場景，具體的介紹如下：

 

ESD204 介紹

 

ESD204 是一種雙向 TVS ESD 保護二極管陣列
，可為 HDMI 和 USB 提供高達 5.5A (8/20µs) 的浪湧保護。ESD204 的額定 ESD 衝擊消散值達到了 IEC 61000-4-2（4 級）國際標準中規定的最高水平。

 

ESD204 在實際HDMI保護中的表現

 

首先我們要測試增加了ESD204保護二極管以後，會不會對係統的信號傳遞產生影響。HDMI 2.0一致性測試包括測試VL，上升時間和下降時間，線對和線對內偏斜，差分電壓，時鍾占空比
，時鍾抖動
，數據眼圖和差分阻抗。

 

實驗結果表明
，ESD204通過了HDMI 2.0一致性測試的所有測試。 這裏的圖2展示了測試眼圖的結果。 我們可以看到ESD204足夠強大，足以支持保持HDMI信號完整性。

 

圖2. 眼圖測試結果

 

HDMI保護芯片對比

 

您可能對TI究竟有哪些HDMI保護芯片感到好奇，那麼究竟如何選擇完全符合我的要求的保護芯片？

 

表1列出了我們推薦的三顆HDMI接口保護芯片
，您可以作為對比參考。

 

表 1. 參數對比

 

從上表中可以明顯看出，這三款不同的芯片都有他們各自的優勢，也覆蓋了不同的HDMI保護場景。

 

如果你對係統總電容要求很高，並且需要傳輸非常高速率的信號，那麼低電容的TPD4E02B04會是很好的選擇。另外
，TPD4E02B04有DQA封裝，可以幫助你更好的保持信號完整度。

 

當然
，其實這三款芯片的電容都足以滿足HDMI 2.0要求的信號速率傳輸標準。但如果您的係統對高電壓非常敏感，那麼ESD224會是您的好選擇。因為ESD224有更低的鉗位電壓，可以在產生浪湧、靜電時幫您把係統衝擊電壓鉗在更低的位置。

 

至於本篇的主角ESD204，我們當然是推薦您使用在更高浪湧的場景。如之前所言，長線纜
、閃電等因素都是高浪湧的潛在誘發因素。而ESD204針對IEC61000-4-5標準可以做到5.5A (8/20 us) 的防護，是您HDMI等接口浪湧防護的不二選擇！

 

 

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