Umfassender Leitfaden zum ESD-Schutz für USB-, HDMI- und RJ45-Schnittstellen mithilfe der JARON ESD-Arrays mit ultra-niedriger Kapazität zur Sicherstellung der Signalintegrität und Konformität mit ±15 kV
Bei Hochgeschwindigkeitskommunikationsschnittstellen wie USB, HDMI und RJ45 sind elektrostatische Entladungen (ESD) eine der größten Bedrohungen für die Zuverlässigkeit.
Laut IEC 61000-4-2 können Entladungsspitzen ±8 kV (Kontakt) und ±15 kV (Luft) erreichen.
Ohne geeigneten Schutz können transiente Überspannungen die Schnittstellen-ICs sofort beschädigen, Datenfehler verursachen oder die Lebensdauer des Produkts verkürzen.
Die ideale ESD-Schutzlösung muss niedrige Kapazität, schnelle Reaktionszeit und niedrige Ableitspannung aufweisen – sie schützt mehrere Leitungen und erhält gleichzeitig die Signalqualität bei Datentransferraten von 480 Mbps (USB 2.0) bis 10 Gbps (USB 3.1, HDMI 2.1).
JARON bietet ein komplettes Portfolio an ESD-Schutzprodukten für Hochgeschwindigkeitssignalleitungen, die Einzelkanal-, Zweikanal- und Vierkanal-Arraystrukturen abdecken.
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Produktreihe |
Typisches Gehäuse |
Kapazitätswert (typisch) |
Spannungsspanne |
Reaktionszeit |
Anwendbare Schnittstellen |
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ESD3V3D5U |
SOD-923 |
0,3pF |
5V |
<0,5 ns |
USB 3.0 / HDMI 2.0 |
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ESD5V0D3B |
- Ich weiß. |
0,5pF |
6V |
<0,8ns |
RJ45 / Ethernet |
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ESD9L5V0ST |
SOT-563 |
0,4pF |
5V |
<0,5 ns |
Type-C / DisplayPort |
Das ESD-Portfolio von JARON bietet eine extrem niedrige Kapazität (bis zu 0,3pF) und Reaktionszeiten unter einer Nanosekunde, geeignet für den Schutz von USB3.1, HDMI2.1 und Gigabit-Ethernet.
Stellen Sie sicher, dass ESD-Schutzbauelemente mit einer Kapazität ≤ 0,5pF verwendet werden, und halten Sie eine konsistente differentielle Impedanz entlang der Leiterbahnen aufrecht, um Reflexionen und Signalverzerrungen zu vermeiden.
Platzieren Sie den ESD-Schutz nahe am Anschluss (<5 mm Abstand) und sorgen Sie für mehrere Masse-Durchkontaktierungen, um schnelle Entladungs-Rückleiterwege zu gewährleisten.
Die symmetrische Anordnung und Längenanpassung bei Differentialpaaren erhält die zeitliche Genauigkeit und reduziert Jitter in Hochgeschwindigkeitsverbindungen.
Prüfbedingungen:
ESD-Teststandard: IEC 61000-4-2 ±8 kV Kontaktentladung
Signalrate: 10 Gbps (HDMI 2.1)
Gerät: JARON ESD3V3D5U (SOD-923)
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Testprojekt |
Kein Schutz |
Verwendung von JARON ESD |
Verbesserungswirkung |
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ESD-Restspannung |
54 V |
12V |
↓78% |
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Jitter im Signal-Augen-Diagramm |
±52 ps |
±15ps |
↓71% |
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BER (Bitfehlerrate) |
1×10⁻⁶ |
<1×10⁻¹² |
Deutliche Verbesserung |
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EMI-Störspitze |
−24dBµV |
−41dBµV |
Verbesserung um 17dB |
Mit JARON-ESD-Arrays sank die Restspannung von 54 V auf 12 V, der Jitter wurde um 71 % reduziert und die Bitfehlerrate verbesserte sich um das 1.000.000-fache – dies bestätigt eine überlegene ESD-Leistung bei vollständiger Signalbewahrung.
USB Type-C Hochgeschwindigkeitsschnittstelle
Verwendet JARON ESD9L5V0ST für vierspurigen Gegentakt-Schutz;
Hält einer Luftentladung von ±15 kV stand;
Signalbandbreite unterstützt bis zu 10 Gbit/s.
HDMI 2.1 Videoschnittstelle
Verwendet ESD3V3D5U-Array;
Kondensatoren haben nur 0,3 pF und beeinträchtigen die TMDS-Differenzsignale nicht;
EMI-Geräuschreduzierung um 16 dB.
RJ45-Ethernet-Schnittstelle
Verwendet ESD5V0D3B;
Bidirektionale Schutzstruktur, kompatibel mit PoE-Systemen;
Unterdrückt Blitzschläge und elektrostatische Überspannungen.
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Schnittstellentyp |
Empfohlenes Modell |
Verpackung |
Merkmale |
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USB 3.0 / 3.1 |
ESD3V3D5U |
SOD-923 |
Ultraniefrige Kapazität 0,3 pF |
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HDMI 2.1 |
ESD9L5V0ST |
SOT-563 |
Schnelle Reaktionszeit <0,5 ns |
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RJ45 / PoE |
ESD5V0D3B |
- Ich weiß. |
Zweirichtungsschutz, hohe Energieaufnahme |
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Standardnummer |
Testgehalt |
konforme Geräte |
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IEC 61000-4-2 |
ESD-Immunität |
Vollständige Serie |
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IEC 61000-4-5 |
Überspannungsprüfung |
ESD5V0D3B |
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IEC 61000-4-4 |
Störfestigkeit gegen Burst-Interferenzen |
ESD3V3D5U |
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JEDEC JESD22-A114 |
ESD-Schutz auf IC-Ebene |
Array-Serie |
Alle JARON-ESD-Komponenten erfüllen internationale Standards, einschließlich IEC 61000-4-2 und JEDEC A114, und gewährleisten die Kompatibilität mit globalen OEM-Qualifizierungsprozessen.
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Abmessung |
Verbesserungswirkung |
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Signalintegrität |
Anstieg um 70 % |
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ESD-Widerstandsfähigkeit |
Erhöht auf ±15 kV |
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EMI-Stillegung |
Verbesserung um 16–18 dB |
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Modulplatz |
50% der Kosten |
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Überprüfungszyklus |
um 60 % verkürzen |
Die ESD-Bauelemente von JARON mit ultraniedriger Kapazität gewährleisten bei robuster ±15-kV-Schutzfunktion die Integrität von Hochgeschwindigkeitssignalen – und minimieren gleichzeitig Platzbedarf, Kosten und Validierungszeit.
Bei Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsschnittstellen können herkömmliche ESD-Dioden nicht mehr gleichzeitig Schutz und Signalintegrität bieten.
Die ESD-Arrays von JARON mit ultraniedriger Kapazität erreichen durch hohe Ansprechgeschwindigkeit und äußerst geringe parasitäre Effekte ein ingenieurtechnisches Gleichgewicht zwischen Schutz und Leistung.
Es wurde weit verbreitet in Hochgeschwindigkeitsschnittstellendesigns wie USB Type-C, HDMI, Ethernet und DisplayPort eingesetzt und ist zur Standard-Schutzlösung für Kommunikationsgeräte der nächsten Generation geworden.
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