【应用】世晶推出HDMI2.1 TVS/ESD防护方案，提供超低钳位电压，单双向，普容等丰富选择

时间： 2023-09-20 来源：世晶半导体公众号

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我们常见的电子产品上可用于传送影音数据的端口众多，例如：Display Port、CVBS、HDMI... 等，其中又以HDMI接口的普及度最高，像笔记本电脑、电视、机顶盒... 等，都可以观察到HDMI接口的存在。

HDMI协会于2017年发布了HDMI2.1的规范，HDMI2.1的高速视频信号（TMDS）的传输速度由原先HDMI2.0的 18Gbps提高至48Gbps，分辨率也从4K提升至8K。在高速视频信号差分对（TMDS Pairs）的传输方式上，HDMI2.0是由三组TMDS Data Pairs（Data0， Data1，Data2）差分信号和一组TMDS Clock Pair所组合而成(（Data2）差分信号和一组TMDS Clock Pair所组合而成（如图一所示 )，而HDMI2.1则是使用跟Display port架构类似的FRL（Fixed Rate Link）模式传输技术，将4组高速差分信号都定义成Data lane（ Lane0， Lane1， Lane2， Lane3），再由信号中分离出Clock，这样的架构可以将传输速率提升(如图二所示)。此外，HDMI2.1的主芯片制程也较HDMI2.0更加先进，对ESD的耐受度也会明显降低。

HDMI 2.0

TMDS Pair Data-Data2 and Clock

One differential pair is 6Gbps(Max.).

6Gbps x 3 = 18Gbps

HDMI 2.1

TMDS Pair is embedding clock(Land0-Land3)

One differential pair is 12Gbps(Max.).

12Gbps x 4 = 48Gbps

在音频部分，也增加了eARC功能，从原本只用Pin14的Common mode传输架构（ ARC）变成使用Pin14 and Pin19差分对传输架构，传输速度也从原本的 1Mbit/s 提高至37Mbit/s，可以提供更佳的声音质量。

在电子产品开发设计时(例如STB，Monitor，笔记本电脑)，许多品牌厂家为了防止因用户端插拔过程中产生的ESD能量而导致HDMI 信号异常的问题，在产品ESD（IEC61000-4-2）验证时，除针对机构或接口连接器部分进行空气放电及接触放电测试外，也会直接对HDMI端口讯号线进行direct pin injection静电放电测试 (目前最高测至 8kV），用来模拟使用者插拔Cable所产生的ESD现象，以降低市场端客退的问题。但在这样严苛的测试条件下，主芯片可能无法承受，需要在HDMI端口加上ESD保护组件，来防止ESD问题产生。

目前在HDMI 2.1端口高速差分信号ESD防护方面，世晶半导体建议的方案为DFN2510-10L封装的四通道防护组件 SSE3V3XN2510。这样的设计在PCB走在线非常方便，其组件的寄生电容值为0.2pF（Typ.），单体可耐受IEC 61000-4-5 Surge （8/20μs）的能量约3.5A。而在静电防护组件最重要的箝位电压（Clamping Voltage）参数方面，从图三SSE3V3XN2510 TLP I-V特性曲线可发现其箝位电压在16A（ESD 8kV）时仅约为10V 。

而在HDMI低速讯号线（SDL/SDA/HPD/Pin 14）的防护方面，建议采用SOT23-6L封装的SSE5VUT236，其单体可耐受IEC 61000-4-5 Surge （8/20μs）的能量约4.5A，ESD的箝位电压在4.5A时仅为6V（如图四)。

如果使用了CEC讯号线，推荐DFN1006-2L封装的SE3V3FBN102进行防护，其ESD的箝位电压在8.5A 时仅为 8.5V，当有ESD能量来临时，可更有效的保护系统。

SE3V3FBN102在系统开发设计时，建议可将ESD元件先设计至电路，做好信号线上的ESD保护，这样可避免不必要的市场端返修问题，HDMI2.1建议的ESD完整对策如下图。

世晶半导体TVS/ESD解决方案拥有多种不同封装尺寸，提供超低钳位电压，单向、双向，普容、低容等丰富选择，能够满足多种类型的电子电路或芯片对瞬态过压的防护需求。未来，世晶半导体将持续发力电路保护领域，不断升级创新，积极助力更高性能的电子产品面对静电和浪涌挑战。

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产品型号	品类	PACKAGE	LINE CONFIG.	VRWM (V)	VBR MIN (V)	Cj MAX (pF)	IPP MAX (A)	Vc(V)@Ipp	IR MAX (μA)	PPP (W)	工作温度范围（℃）
SST1V2XBP062	小型化ESD	CSP0603-2L	1-Line Bi-Directional	1.2V	1.7V	0.25pF	4A	4V	0.01μA	55W	﹣40℃~ 125℃

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