HDMI 1.4连接埠的静电放电防护解决方案

随着高速影音数码界面HDMI埠的日益普及，以及使用者热插拔HDMI连接线的次数增加，使得HDMI埠遭受到ESD静电放电损伤的机会大幅提升，所以应用在HDMI埠的ESD保护元件在目前已经是标准配备。为了达到HDMI高速传输的要求，HDMI接收发IC都是使用最先进的制程来设计与制造，IC中的元件也就相对地脆弱，非常容易遭受ESD静电放电的损伤。

因此，HDMI埠对于ESD保护元件的规格要求将非常高。目前HDMI已经推出1.4版的规格，其朝着3D应用及4k x 2k 高分辨率支持，与HDM1 1.3规格相比，更高传输速度的信号对于ESD保护元件所造成的电容性负载将更为严苛。另HDMI 1.4规格中还追加以太网络传输通道(HDMI Ethernet Channel)及音讯回授通道(Audio Return Channel)支持，此使用之脚位也需要ESD保护元件作防护。

要用在HDMI 1.4连接埠的ESD防护元件必须同时符合三项要求：第一、ESD防护元件接脚本身的寄生电容必须要小，为不影响到HDMI 1.4的3Gbps传输速率，其寄生电容必须小于0.5pF；第二、ESD防护元件本身对ESD事件的耐受能力必须要高，最少要能承受IEC 61000-4-2接触模式8KV的ESD轰击；第三、也是最重要的，ESD防护元件在ESD事件发生期间所提供的箝制电压必须要够低，不能造成传输数据的损坏。以上三项要求缺一不可。只要缺一，HDMI 1.4连接埠就无法被完善的保护。然而要同时符合以上三项要求的ESD防护元件，其本身的设计难度就相当高。

晶焱科技拥有先进的ESD防护设计技术，特别针对HDMI 1.4规格连接埠，提供具高效能ESD防护能力及高整合度之ESD保护元件。对于高速的TMDS脚位，使用两颗AZ1045-04F作ESD防护，而对于HDMI1.4规格的以太网络连接脚位及其他低速的脚位，使用一颗AZC199-06S作ESD防护。图1 所示即为晶焱科技所推出的HDMI 1.4专用的TVS solution。其中AZ1045-04F接脚本身的寄生电容只有0.5pF，满足HDMI 1.4规格的要求，不会影响到信号完整性。图2所示即为装有AZ1045-04F ESD防护元件的HDMI连接埠仍能通过HDMI1.4规格的Eye Diagram测试。

在ESD防护能力上，AZ1045-04F接脚可以承受接触模式10kV的ESD轰击，而AZC199-06S可以承受接触模式15kV的ESD轰击，不会有任何损坏发生，可满足消费性电子产品标准(IEC 61000-4-2 第4级)的要求。此外，以相同寄生电容来评比，AZ1045-04F及AZC199-06S拥有最低的ESD箝制电压，可以有效防止数据传输时被ESD事件所干扰，如此拥有HDMI1.4规格连接埠的电子系统才会有机会通过Class-A的IEC 61000-4-2系统级静电放电防护测试。使用传输线脉波系统(Transmission Line Pulsing System, TLP)所量到的AZ1045-04F及AZC199-06S的ESD箝制电压，在IEC 61000-4-2接触模式6KV的ESD轰击下(TLP电流等效约为17A)箝制电压都小于12V，如图3所示。

因此，使用两颗AZ1045-04F加上一颗AZC199-04S ESD防护元件就可以针对HDMI 1.4规格的连接埠提供完整的ESD防护。

除了静电保护IC，晶焱科技也推出HDMI SWITCH。HDMI 交换器一般使用于电视机或机顶盒内，以提供更多的HDMI埠连接其他的影音家电。目前晶焱科技提供的产品有4-1、3-1、2-1交换器以及REPEATER。晶焱科技的HDMI SWITCH产品都具有优越的信号传递功能可以达到2.5Gbps信号速度完全符合HDMI规格需求。除了提供HDMI 信号交换通道外，产品也都内建静电保护功能，强度达到系统级8KV (依IEC61000-4-2规范测试)的静电保护能力，是目前业界内建最高静电防护规格。

负责HDMI SWITCH产品开发的郑俊一博士总特别强调晶焱科技的HDMI SWITCH产品已经通过HDMI 兼容性测试，完全符合HDMI规格的要求。内建了高规格的静电保护能力，不需要再外加静电保护元件，可以帮客户节省元件和PCB的成本，也降低电视机主板设计的复杂度，是目前市场上的最佳选择。

由于HDMI标准要求每一个HDMI埠都要有一个非挥发性存储器作为EDID (Extended Display Identification Data)以记录该埠的特性。晶焱科技更进一步将EDID内建于HDMI SWITCH产品内。使的原本相当复杂的电路板设计便的相当简洁。以单芯片AZHW371D产品来说，内建了相当于一颗交换芯片、3颗TVS静电保护芯片和3颗EEPROM芯片，大幅降低了系统设计的复杂度。由于这个解决方案相当受到客户欢迎，将会成为2010年市场的新主流。

2010年晶焱科技非常看好HDMI 1.4在网络TV、IPTV与互动TV的市场上将会广受青睐，已经准备好一系列的产品要提供给HDMI 1.4的客户使用。HDMI 1.4的静电保护系列产品提供了简单而低成本得TVS芯片，让高速信号的静电保护可以轻易解决。而HDMI SWITCH系列产品则整合了最多的周边功能，将静电保护与EDID存储器整合成单芯片，使得电视系统的设计更简易。这两个系列的产品也必将随HDMI市场起飞被广泛应用在IT与家电产品上。(本文作者为晶焱科技研发协理)