智能电视静电保护技巧

　　高清数字内容过去只能承载于物理磁盘上，需要专用设备才可以播放;而今，宽带连接无处不在，高清数字内容可以从“云”端中以“流”的形式传送和定制到计算机、智能手机或任何其它连网设备上。传统电视是一种独立的终端，只能接收广播电视节目，由于它不具备我们习惯使用的联网功能，最终会成为过时的产品。因此，智能电视产业应运而生。

　　智能电视是指集成了互联网功能的电视机，它能提供比当今普通电视机更高级的计算能力和联网功能。为了获得更高性能，智能电视通常都采用最新一代的技术。随着更小更先进的集成电路不断促进电视机的发展，电磁兼容(EMC)领域将出现新的挑战，因为这些高速信号接口在正常使用条件下会受到静电和电缆放电事件的威胁。

　　本文将针对智能电视上两个最常见和最敏感的接口：HDMI与千兆以太网接口提供保护方案。

　　HDMI的ESD/CDE保护

　　自从推出以来，HDMI(高清晰多媒体接口)已逐渐得到普及。消费电子领域广泛采用该接口进行高清数字内容的传输。不过，作为一种高性能接口，HDMI对于来自热插拔的电缆放电以及来自用户的直接静电放电(ESD)都极度敏感。

　　为确保其正常的功能，基于HDMI的系统必须保护所有可能暴露的接口信号与电源引脚，以符合或超出IEC 61000-4-2，Level 4(±15kV空气放电，±8kV接触放电)的EOS(过度电性应力)规范要求，而不致损坏。目前HDMI芯片工作在2.25Gbps，不久将达到3.4Gbps。在如此高的数据传输速率下，对信号完整性与阻抗要求的关注将远远超过HDMI一致性测试规范(CTS)。该规范要求所有HDMI接收设备都需将高速线路的差分阻抗保持在100Ω±15%。

　　在3.4Gbps的数据传输速率下，如何在不增加额外电容负载的条件下提供低箝位电压保护非常关键。为有效抑制瞬态浪涌对低箝位电压的冲击，TVS二极管中需要更多的硅片面积。但增加硅片面积将以电容增大为代价。通过在处理浪涌的TVS二极管周围构建一个小电容二极管阵列，就可以解决这个两难的问题。这种方法能有效降低保护电路的总电容，同时保持强大的浪涌保护能力。升特(Semtech)公司首创了采用这种架构的高级集成式TVS器件，无需付出高电容的代价就能获得良好的保护。

　　RClamp0584J是这种集成式TVS保护器件的一个最佳实例(图1)。该器件是RailClamp系列高速接口保护产品的最新成员。这种四线、5V工作电压保护器件的性能超出了IEC 6100-4-2 level 4对静电瞬变的保护要求。图1同时也明确显示，这款器件采用了独特的封装设计。“穿通型(Flow through)”封装一词来自升特公司，这种封装允许走线直接穿过保护器件，因此最大限度地减小了由于平衡差分线对的中断或失配所导致的额外寄生电感与电容。

　　给HDMI接口增加ESD保护时，必须保证确保器件对信号完整性的影响最小。眼图测试可以显示源接口上的任何信号失真，眼图可采用围绕HDMI眼罩构成一个“开放”眼的位模式，这种干净的眼图能够验证良好的信号完整性。图2给出了眼图测试的一个例子。作为参考基准，左图是没有任何保护的HDMI视频信号，右图则是增加了TVS保护器件后的HDMI接口信号。可以看出RClamp0584J对眼图的信号完整性影响非常小。

　　千兆以太网的浪涌保护

　　典型智能电视与传统电视的主要区别是通过以太网接入互联网的联网功能。千兆以太网已广泛应用于新型智能电视。它工作在125MHz频率，用四对双绞线进行收发(全双工)。它采用一种双向的五级编码机制，该机制需要一个复杂的PHY芯片组。最新的以太网PHY芯片组一般都采用65nm或45nm工艺制作。这些更小的技术节点可实现更高的性能，但也增加了对带电电缆、闪电或“人体”静电所引起致命破坏的敏感性。

　　过去，ESD和CDE一直是计算机或消费电子产品中以太网接口的最典型瞬变威胁。闪电或浪涌保护主要用于通信基础设施。近年来，由于技术的进步，计算机与消费电子产品越来越便宜。当全球大多数人都能拥有自己的计算机或电视机，这些电器产品被带入一个需考虑瞬变威胁的不利环境中。中国现已强制要求销往某些农村地区的电子产品应具备以太网浪涌保护功能。新标准可确保昂贵的产品具有合理的使用寿命，以及使用该产品的家庭的安全性。中国的浪涌测试采用金属性保护(线间)或纵向保护(线至地)波形。波形被定义为具有10μs的上升时间和700μs的衰减时间，客户定义的开路电压不低于1kV。正、负极性的浪涌都要进行测试。要达到合格标准，设备必须在浪涌测试后仍然能够继续工作。