【应用】超低结电容的矽航高速信号ESD防护芯片XE10NLC5VU成功用于HDMI接口防护，降低了产品故障率

时间： 2020-07-04 来源：世强

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HDMI接口是目前主流的一个音视频传输接口，广泛的应用于各种终端产品。现在的CPU方案的集成度都很高，通常内部都集成了HDMI PHY芯片，客户在开发产品的时候，可直接从CPU输出HDMI信号到接口插座。HDMI是高速信号，容易受到外部的ESD、EFT等信号的影响，轻则影响产品功能，重则直接导致CPU损坏，因此就需要在接口处增加一级ESD/EFT防护，保证产品在正常使用过程中能承受一定量的外部干扰信号。

公司的一款智能终端产品在上市了大半年之后，陆续有收到客户的维修机器，其中故障率比较高的是HDMI无显现象，经确认这些HDMI无显机器大部分是ESD防护器件损坏了，部分是CPU也跟着坏了。当初这款产品在设计阶段选择的ESD防护器件的等级是IEC 61000-4-2 (ESD)空气放电±15KV、接触放电±10KV；在目前不修改PCB的情况下，最好能找一颗防护等级更高的同封装器件直接替代；经过采购部和代理商的推荐，我们找到了矽航的一颗ESD防护芯片 XE10NLC5VU，该芯片的ESD防护等级是IEC 61000-4-2 (ESD)空气放电±30KV、接触放电±30KV，而且脚位和封装完全兼容旧的防护芯片，可直接替代。经过ESD和信号眼图测试，都能符合公司标准，产品投放市场进行验证，一段时间之后的HDMI故障率明显降低。如下是该部分的原理图。

图1.HDMI接口的ESD防护原理图

图中在HDMI接口处使用矽航的ESD防护芯片XE10NLC5VU，借助其较高的ESD防护等级提高了产品的抗ESD能力，减少损坏；串接的共模电感是为了减少HDMI信号对外部环境的辐射，更好通过辐射方面的认证。在layout的时候，请将这部分器件尽量放置到接口附近，保证外部的干扰信号一进来就能迅速的被该器件吸收，具体的可以参考下图2。

XE10NLC5VU芯片的ESD防护等级是IEC 61000-4-2 (ESD)空气放电±30KV、接触放电±30KV，该参数比产品前期用的旧物料高很多；经过公司内部的实验室测试，指标提升明显，更有利于减少产品在使用过程中的热拔插或者一些其他的外部干扰信号带来的损坏情况。

HDMI信号是高速信号，对连接到其信号链路上的任何器件，都可能会引起阻抗突变，影响信号的完整性。XE10NLC5VU的I/0对地的结电容典型值为0.65pF，较小的结电容有利于HDMI信号的正常传输，我们实验室也实际测试了HDMI信号在1080P分辨率下的眼图指标，具体如下图3，眼图指标很好，该芯片对HDMI信号的影响很小。

产品的使用环境不同，外部的干扰信号也会比较复杂，包括ESD、EFT和浪涌等。XE10NLC5VU芯片不仅对ESD的防护做得很好，对EFT和浪涌也有不错的防护能力，它的峰值脉冲功率达到了100W（t_p=8/20μs）。

图2. ESD防护器件布局图

图3. HDMI接口的信号眼图测试

HDMI终端产品通过使用矽航的XE10NLC5VU芯片提升了ESD防护等级，低结电容参数保证了信号的完整性，实测眼图指标优秀。产品经过市场的验证，HDMI接口的故障率明显降低，提升了产品品质。

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HDMI端口芯片易受到静电损坏，同时高速视频信号易收到共模噪声的干扰，因此需要ESD保护器件和共模滤波器。推荐韬略科技的共模ESD滤波器TEF2012A4X101MT，典型共模阻抗100欧姆，额定电流100mA，集成ESD保护器，是HDMI接口电路EMC设计的优秀解决方案。

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2021-08-22 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

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2022-08-30 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

矽航TVS ESD二极管选型表

功率大、IPP电流高、箝位电压低，用于安防、网通、充电口、电池端的各类浪涌防护，电压覆盖3.3V-550V，封装兼容性强，能适应于不同的位置需求。电容最低0.2PF，最小封装0201，可提供单路、双路、四路、五路及六路的全系列产品

产品型号	品类	封装	VRWM(V)	Cj(pF)	箝位电压(VC)	峰值脉冲电流Ipp(A)	峰值脉冲功率(W)(tP=8/20μS)	ESD(kV)	工作温度(℃)	最小包装
XE0603NC5VB	双向ESD保护二极管	DFN0603-2L	5V	14pF	12VC	8A	80W	±30kV(air),±30kV(contact)	-55℃ to +125℃	10000

选型表 - 矽航立即选型

【选型】矽航（XI HANG）ESD/EOS防护器件、稳压/TVS/肖特基二极管、低/高压MOSFET选型指南

目录- ESD防护器件 EOS防护器件/稳压二极管 TVS二极管/肖特基二极管低压/高压MOSFET 封装种类

型号- XE3DLC5VB,XSBD1DF40V3,XNM05N50F,XSBD1DF40V2,XNM05N50E,XSBD1DF40V1,SMAFJ440CA,XE23T5VB,XNM10N65F,XE3DLC12VB,XNM10N65E,SMCJ440CA,XT1DTF15VB,XE2XLC5VU,SMAJ5_0(C)A-,XE3DHC3V3B,XE2XSC5VB,XBAT54,XZ5D75VB,XNMIRF630,SMF5.0CA,XNM02N65F,XNM02N65E,XT3D15VU,XE9DLC5VB,XT1DFT24VU,XSBD1DF120V2,XSBD1DF120V1,XSBD1DF120V3,XE23T12VU,XTDP4V5B,SMCJ5_0(C)A_,XE3DLC24VB,SMF220(C)A,XSBDBF40V2,XE2XLC5VB,XT1DFT24VB,XNM4946DS,XNM4422S,XE23T712B,XNM2N7002K,XNM05N60E,XT3D9VU,XNM05N60F,XPM2305N,SMBFJ5.0CA,XE10NLC5VU,XE23T24VU,XZ3D75VB,XNMIRF830F,XE9DSC5VB,XZ1D2V0B-,XTDP12VU,XE3F5VB,XNM9926TS,XE3DHC5VB,XE23T12VB,XE6TLC5VU,XNM4946S,XZ1D2V0B,XE23T36VU,XZ2F75VZ,SMF5.0A,XE5DHC12VU,XNM6968S,XTDP5VU,XE23T5VU,XE6TSC5VU,XE23T24VB,XT1DTF15VU,SMBFJ5.0(C)A-,XNM01N60SA,XE5DHC7VU,SMF220A,XZ2F2V0C-,XE23T3V3U,XT3N15VU,XNM01N60SI,XNM01N60SJ,XE2F5VB2,XE2FLC5VU,XNM02N60SI,XNM02N60SJ,XNM02N60SE,XE2X12VB,XE5D4V5B,SMCJ440(C)A,XNM02N60SF,XE23T36VB,XSBD1DF80V1,XNMIRF830,XE2FLC5VB,XSBD1DF80V3,XSBD1DF80V2,XE2FUC5VB,XNM6968CTS,XT3DHC15VB,XNM35N03J,XBAT54S,XT3N7V5U,SMBJ440CA,SMAFJ440(C)A,XNMSG301DK,XE23T3V3B,XE2F12VB,XBAT54C,XSBDAF100V2,XZ5D2V0B,XNMIRF840,XBAT54A,SMAJ5.0A,XT3D7VU,XSBDAF45V5,XPM2301N,XSBD1DF150V2,XSBD1DF20V1,XSBD1DF150V1,SMAFJ5.0CA,XE2FHC5VU,XE5DUC5VB,XZ2F2V0C,XE2FHC5VB,XNM04N60F,XT1DTF12VB,XNM04N60E,XNM2N7000,XNM2N7002,XE5DLC5VB,XNMIRF730,XE2X4V5B,XSBD1DF20V2,XSBD1DF20V3,XNM2N7002SN,XT1DTF7VB,XSBD1DF100V2,XSBD1DF100V1,XSBD1DF100V3,XE2F4V5B,XT1DTF7VU,XNM10N60F,XNM10N60E,XNMIRF740,XT2N26VU,XE5DHC5VU,XE3DHC12VB,XNMIRF630F,XE2XUC5VB,XE2F3V3B,SMAJ440(C)A,XNM50N03J,XTDP15VU,XE3D5VB,XE3FUC5VU,XZ3D2V0B-,XT3D4V5U,XNMIRF740F,XT3N24VU,XNM03N60F,XE9DUC5VB,XNM03N60E,XT3DHC36VB,SMF220CA,XE5D3V3B,XNM12N65F,XNM12N65E,XE9D4V5B,XT3F15VU,XT1DTF12VU,XNM2302N,XT3D12VU,SMAJ440A,XE3DLC15VB,XT1DTF18VB,XT3D5VU,XSBD1DF60V1,XSBD1DF60V2,XSBD1DF60V3,XE2X5VB,XE3FUC5VB,XSBD1DF200V2,XSBD1DF200V1,XE23TLC3V3B,XSBDC100V3,XNM07N60F,XT3D4V5B,XTDP9VU,XNM07N60E,SMAJ440CA,XE2FLC3V3B,XNM04N65E,XE2X3V3B,XNM04N65F,SMBJ5.0A,XNM8205,XNM9926N,XNMIRF840F,XNM9926S,XT2N4V5B,SMCJ440A,SMBJ5.0(C)A-,SMAJ5.0CA,XT3N4V5B,XE9D3V3B,XZ5D2V0B-,SMBFJ5.0A,XNM2N7002KSN,XNM02N60J,XNM02N60I,XNM02N60F,XNM02N60E,XT1DTF18VU,SMBJ440A,SMAFJ440A,XNM07N65F,XE2F5VB,XE3DLC8VB,XNM07N65E,SMCJ5.0CA,XPM4435S,XT3N12VU,XT3DHC24VB,SMBJ440(C)A,XNM3005LJ,XNM12N60F,XNM12N60E,XNM3055MJ,XE2FHC15VU,XZ3D2V0B,SMAFJ5.0(C)A-,XT3D3V3U,XNMIRF730F,SMF5.0(C)A-,XE10NLC3V3U,XE3DLC3V3B,SMCJ5.0A,SMAFJ5.0A,XE9D5VB,XE143TLC5VU,XTDP7VU,XZ1D75VB,XE143TUC5VU,XNM3055LJ,XNM8205A,XPM9435S,XNM06N60F,XNM06N60E,SMBJ5.0CA

矽航 - 选型指南代理服务技术支持采购服务

ESD0402M-0603M系列多层片式压敏电阻器

描述- 该资料介绍了UNSEMICON公司生产的ESD0402M-0603M系列多层芯片压敏电阻。这些产品具有高ESD电压和电流防护能力，适用于高速信号接口，如RF模块、天线电路、IEEE 1394、USB2.0、DVI、HDMI和DisplayPort等。

型号- ESD0603M03V,ESD0603M15V,ESD0603M12V,ESD0603M24V,ESD0603M08V,ESD0603M05V,ESD0402M03V,ESD0402M24V,ESD0402M05V,ESD0402M15V,ESD0402M,ESD0402M SERIES,ESD0402M12V,ESD0603M,ESD0402M08V,ESD0603M SERIES

March 1,2022 - 优恩半导体 - 数据手册 - Revision March 1,2022 代理服务技术支持采购服务查看更多版本

【选型】智能门锁触控芯片ESD防护推荐DFN1006小封装ESD保护二极管XE2F5VB，±30kV防护能力

矽航ESD保护二极管XE2F5VB用于智能门锁触控IC端ESD防护的优势：DFN1006-2L小型封装，便于设计排版与提高产品集成度；承受高达8A（8/20μs）的峰值脉冲电流，极大提高ESD防护能力；国产厂牌，交期有保障，价格有优势。

2020-12-31 - 器件选型代理服务技术支持采购服务

矽航（XI HANG）公司及产品介绍

描述- 苏州矽航半导体有限公司是一家专注于半导体芯片研发和定制化服务的高新技术企业。公司拥有专业的研发团队和品质管控体系，产品涵盖ESD、TVS保护器件、稳压管、MOS管、肖特基二极管等，广泛应用于消费电子、移动通讯、计算机系统等领域。公司拥有完善的销售网络和技术支持，致力于提供高质量绿色环保型产品。

型号- XT3D7VU,XT1DFT24VU,XT3D12VU,XE2X5VB,XE2F5VB,XT3N24VU,XE2XUC5VB,XE3FUC5VB,XT3N15VU,XT3N7V5U,XE2F4V5B,XT3N12VU,XT3D4V5B,XT1DF24VU,XT2N4V5B,XT3D5VU,XE2XLC5VB,XE3F5VB,XT3N4V5B,XE2FLC5VB,XE2FUC5VB,XE6TLC5VU,XT3D15VU

矽航 - 商品及供应商介绍代理服务技术支持采购服务

【应用】超低电容瞬态电压抑制器GESD0524P用于3D打印机HDMI接口ESD防护，结电容仅0.2pF

3D打印机项目上，由于HDMI是热插拔接口，在使用中，需要经常接触HDMI接口，极其容易对接口产生静电放电，对内部芯片而言就是一个定时炸弹。因此ESD防护尤为重要。本文介绍的是高特的超低电容瞬态电压抑制器GESD0524P用于3D打印机HDMI接口ESD防护。

2022-02-10 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

【产品】设计用于保护高速数据接口的TVS二极管XE10NLC5VU，可保护4条高速线路

由矽航推出的XE10NLC5VU TVS二极管被设计用于保护高速数据接口。它经过专门设计，可以保护连接到数据和传输线的敏感电子组件免受ESD（静电放电），EFT（电子快速瞬变）和CDE（电缆放电事件）引起的过电压的影响。

2020-07-23 - 新产品代理服务技术支持采购服务

XE10NLC5VU低电容ESD阵列

描述- 该资料介绍了XE10NLC5VU TVS二极管，这是一种专为保护高速数据接口而设计的过压防护器件。它集成了八个低电容转向二极管和一个TVS二极管，封装在DFN2510-10L封装中，可保护四条高速线路。其典型电容仅为0.3pF，适用于超过3GHz的电路操作，同时提供±30kV（接触和空气放电）的ESD保护和高达40A（5/50ns）的峰值脉冲电流。

型号- XE10NLC5VU

2020/04/10 - 矽航 - 数据手册 - Rev. 1.0 代理服务技术支持采购服务查看更多版本

【经验】HDMI接口电磁兼容性和过电压防护设计详解

伴随高清，超高清数字视频时代的到来，HDMI在各类AV设备上得到广泛的应用。HDMI接口支持热拔插，具有超高的传输速率，最新的HDMI1.4规范中TypeA传输速率可以达到10.2Gbps, 可以很好满足全高清视频传输需要。本文顺络将从EMC设计和ESD防护两方面对HDMI接口防护设计进行分析并提出相应的对策。

2021-08-21 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

XE5D5VB双向单线ESD保护

描述- 该资料介绍了名为XE5D5VB的双向ESD保护二极管。它旨在为连接到低速数据线和控制线的敏感电子组件提供防护，防止由静电放电（ESD）、快速瞬态电涌（EFT）和雷击引起的过应力。XE5D5VB可承受高达±30kV的ESD保护和5A的峰值脉冲电流。产品采用SOD523封装，无铅且不含卤素。

型号- XE5D5VB

2020/04/10 - 矽航 - 数据手册 - Rev. 1.1 代理服务技术支持采购服务查看更多版本

TVS二极管与开关二极管该如何区分？

TVS二极管和开关二极管是两种常用但功能截然不同的半导体器件。由于其外观和基本结构的相似性，许多初学者可能会混淆这两者的应用场景和工作原理。本文辰达行为大家介绍区分TVS二极管与开关二极管的方法，希望对各位工程师朋友有所帮助。

2024-11-30 - 技术探讨代理服务技术支持采购服务

【应用】SIM卡ESD静电防护推荐TVS管XE6TLC5VU，结电容仅0.35pF，防护等级±30kV

由于SMI卡及数据线路易受到静电和浪涌损坏，因此需要外加ESD防护器件，要求ESD防护器件具有体积小、防护等级高的特性。本文推荐矽航的TVS管XE6TLC5VU，最大反向保持电压5V，击穿6V，最大漏电流1uA，ESD防护等级满足IEC61000-4-2标准±30kV（接触放电）/±30kV（空气放电）。

2020-09-19 - 应用方案代理服务技术支持采购服务