Dizaino sprendimai USB, HDMI ir RJ45 signalo vientisumui

1. Apžvalga ir konstravimo iššūkiai

   Aukštos spartos ryšio sąsajose, tokiuose kaip USB, HDMI ir RJ45, elektrostatinio išlydymo (ESD) įvykiai yra vieni svarbiausių patikimumo pavojų.

Pagal IEC 61000-4-2 standartą, išlydymo viršūtės gali pasiekti ±8 kV (kontaktinis) ir ±15 kV (oro tarpas).

Be tinkamos apsaugos, laikinosios perkrovos gali akimirksniu pažeisti sąsajos integrinius grandynus, sukelti duomenų klaidas arba sutrumpinti gaminio tarnavimo laiką.

2. Pagrindiniai konstravimo tikslai

Idealus ESD apsaugos sprendimas turi užtikrinti žemą talpą, greitą reakciją ir žemą apkrovos įtampą – apsaugant kelias linijas ir išlaikant signalo kokybę esant duomenų perdavimo spartai nuo 480 Mbps (USB2.0) iki 10 Gbps (USB3.1, HDMI2.1).

3. JARON ESD apsaugos produktų asortimentas

JARON siūlo visą ESD apsaugos produktų asortimentą, sukurtą aukštos spartos signalo linijoms, apimantį vieno, dviejų ir keturių kanalų masyvų struktūras.

JARON ESD asortimentas siūlo labai mažą talpą (iki 0,3 pF) ir subnanosekundinį reakcijos laiką, tinkamą USB3.1, HDMI2.1 ir Gigabit Ethernet apsaugai.

4. Aukšto dažnio sąsajų projektavimo principai

Užtikrinkite signalo vientisumą

Naudokite ESD įtaisus su talpa ≤ 0,5 pF ir išlaikykite nuoseklią diferencialinę impedanciją per takelius, kad išvengtumėte atspindžio ir signalo iškraipymo.

Sumažinkite grįžtamąjį kelią

ESD apsaugą įdėkite kuo arčiau jungties (<5 mm atstumu) ir užtikrinkite kelias žemės skylutes greitam išsikrovimui.

Išdėstymas ir simetrija

Simetrinis išdėstymas ir ilgio suderinimas diferencialinėse porose išlaiko tikslų laiką ir sumažina drebulį aukšto dažnio ryšiuose.

5. Tvirtinimas ir bandomųjų rezultatų vertinimas

Bandomosios sąlygos:

ESD testo standartas: IEC 61000-4-2 ±8 kV kontaktinis išlydymas

Signalo greitis: 10 Gbit/s (HDMI 2.1)

Įranga: JARON ESD3V3D5U (SOD-923)

Naudojant JARON ESD masyvus, likutinis įtampas sumažėjo nuo 54 V iki 12 V, drebulys sumažėjo 71 %, o bitų klaidų dažnis pagerėjo 1 000 000 kartų – tai patvirtina geresnį ESD našumą su visišku signalo išsaugojimu.

6. Taikymo pavyzdžiai

USB Type-C aukštos spartos sąsaja

Naudojamas JARON ESD9L5V0ST keturių kanalų bendrosios režimo apsaugai;

Atlaiko ±15 kV oro išlydį;

Signalo juostos plotis palaiko iki 10 Gbit/s.

HDMI 2.1 vaizdo sąsaja

Naudoja ESD3V3D5U masyvą;

Kondensatoriai yra tik 0,3 pF, neįtakoja TMDS diferencialinių signalų;

EMI triukšmo sumažinimas 16 dB.

RJ45 „Ethernet“ sąsaja

Naudoja ESD5V0D3B;

Dvikryptė apsaugos struktūra, suderinama su PoE sistemomis;

Slopina perkūnijos smūgius ir elektrostatines srovės perteklių.

7. Atrankos nuorodų lentelė

8. Standartai ir suderinamumas

Visos JARON ESD komponentės atitinka tarptautinius standartus, įskaitant IEC 61000-4-2 ir JEDEC A114, užtikrindamos suderinamumą su globaliais OEM kvalifikavimo procesais.

9. Inžinerinė vertė ir konstrukcijos privalumai

JARON ultramažos talpos ESD įrenginiai užtikrina didelio greičio signalo vientisumą kartu su patikima ±15 kV apsauga – mažindami vietos, kainos ir patvirtinimo laiko sąnaudas.

10. Išvada

Didelio greičio duomenų perdavimo sąsajose tradicinės ESD diodai nebegali vienu metu užtikrinti nei apsaugos, nei signalo vientisumo.

JARON ultramažos talpos ESD masyvas pasiekia inžinerinį balansą tarp apsaugos ir našumo dėka aukšto reakcijos greičio ir itin mažų parazitinių efektų.

Jis jau plačiai naudojamas didelio greičio sąsajų projektavime, tokiame kaip USB Type-C, HDMI, „Ethernet“ ir DisplayPort, tapdamas standartine apsaugos priemone naujos kartos ryšio įrenginiuose.