Tervezési megoldások USB, HDMI és RJ45 jel integritásához

1. Háttérinformációk és tervezési kihívások

   A nagysebességű kommunikációs interfészeknél, mint például az USB, HDMI és RJ45, az elektrosztatikus kisülés (ESD) az egyik legkritikusabb megbízhatósági veszélyt jelenti.

Az IEC 61000-4-2 szabvány szerint a kisülési csúcsértékek elérhetik a ±8 kV-ot (érintési) és a ±15 kV-ot (levegőben).

Megfelelő védelem nélkül a tranziens túlfeszültségek azonnal károsíthatják az interfész IC-ket, adathibákat okozhatnak, vagy lerövidíthetik a termék élettartamát.

2. Fő tervezési célok

Az ideális ESD-védelemnek alacsony kapacitást, gyors reakcióidőt és alacsony foglalási feszültséget kell biztosítania – több vonal védelmét ellátva miközben fenntartja a jelminőséget 480 Mbps (USB2.0) és 10 Gbps (USB3.1, HDMI2.1) közötti adatátviteli sebességeknél.

3. JARON ESD-védelmi termékválaszték

A JARON teljes palettájú ESD-védelmi termékeket kínál nagysebességű jelvonalakhoz, amelyek egycsatornás, kételemes és négycsatornás tömbök szerkezetét foglalják magukban.

A JARON ESD-termékválasztéka extrém alacsony kapacitást (akár 0,3 pF) és nanomásodpercnél rövidebb válaszidőt kínál, így ideális USB3.1, HDMI2.1 és Gigabit Ethernet védelemre.

4. Nagysebességű interfészek tervezési elvei

Jelintegritás fenntartása

Győződjön meg arról, hogy olyan ESD-eszközöket használ, amelyek kapacitása ≤ 0,5 pF, és a nyomkövetés során fennmarad a differenciális impedancia, hogy elkerülje a visszaverődést és a jeltorzítást.

Visszatérő útvonal minimalizálása

Helyezze az ESD-védelmet a csatlakozó közelébe (5 mm-nél kisebb távolságra), és biztosítson több földelési átmenetet a gyors kisütési visszatérő utakhoz.

Elrendezés és szimmetria

A differenciális párok szimmetrikus elhelyezése és azonos hosszúsága megtartja a pontos időzítést, és csökkenti a jittert a nagysebességű kapcsolatokban.

5. Érvényesítés és teszteredmények

Tesztelési feltételek:

ESD-teszt szabvány: IEC 61000-4-2 ±8kV érintkezési kisülés

Jelsebesség: 10 Gbps (HDMI 2.1)

Berendezés: JARON ESD3V3D5U (SOD-923)

A JARON ESD-sorozat alkalmazásával a maradékfeszültség 54 V-ról 12 V-ra csökkent, a jitter 71%-kal csökkent, és a bite hibarát 1 000 000-szeresére javult – ez kiváló ESD-teljesítményt igazol teljes jelintegritás mellett.

6. Alkalmazási példák

USB Type-C nagysebességű interfész

A JARON ESD9L5V0ST elemet használja négycsatornás közös módú védelemhez;

±15 kV-os léglépcsőkisülést bír el;

A jel sávszélessége akár 10 Gbps-ig támogatott.

HDMI 2.1 video interfész

ESD3V3D5U tömböt használ;

A kondenzátorok kapacitása mindössze 0,3 pF, nem befolyásolják a TMDS differenciális jeleket;

EMI zajcsökkentés 16 dB.

RJ45 Ethernet interfész

ESD5V0D3B elemet használ;

Kétirányú védőszerkezet, kompatibilis PoE rendszerekkel;

Villámcsapások és elektrosztatikus túlfeszültségek elnyomása.

7. Kiválasztási referencia táblázat

8. Szabványok és kompatibilitás

Minden JARON ESD-alkatrész megfelel nemzetközi szabványoknak, többek között az IEC 61000-4-2 és a JEDEC A114 előírásainak, így biztosítva a kompatibilitást a globális OEM minősítési folyamatokkal.

9. Műszaki érték és tervezési előnyök

A JARON ultraalacsony kapacitású ESD-eszközei magas sebességű adatintegritást biztosítanak erős ±15 kV-os védelemmel, minimalizálva a helyigényt, költségeket és az érvényesítési időt.

10. Következtetés

A nagysebességű adatátviteli interfészeknél a hagyományos ESD-diódák már nem képesek egyszerre biztosítani a védelmet és a jelintegritást.

A JARON ultraalacsony kapacitású ESD-sorozata mérnöki egyensúlyt teremt a védelem és a teljesítmény között, nagyon gyors válaszidejével és rendkívül alacsony parazita hatásokkal.

Széles körben használják olyan nagysebességű interfésztervezésekben, mint a USB Type-C, HDMI, Ethernet és DisplayPort, és szabványos védelmi megoldássá vált a következő generációs kommunikációs eszközök számára.