高清多媒體接口 (HDMI) 自 2002 年問世以來，一直是用于傳輸視頻和音頻數(shù)據(jù)的常用接口之一。隨著 HDMI 標準的每次更新，制造商都可以借助工藝技術(shù)的改進增加數(shù)據(jù)帶寬，并在越來越小的芯片組中添加更多特性。不過，隨著尺寸減小，HDMI 元件對靜電放電等瞬態(tài)電壓變得越來越敏感。這就需要實施 ESD 保護，以便在不影響高速信號完整性的情況下鉗位在非常低的電壓。

HDMI 連接器（圖 1）中具有四對最小化傳輸差分數(shù)字信號 (TMDS) 通道。三個 TMDS 對（TMDS0、TMDS1 和 TMDS2）負責為 HDMI 2.0 每秒傳輸數(shù)百萬像素的數(shù)據(jù)，而 TMDS CL 對提供時鐘信號來同步此信息。

除了四個 TMDS 對之外，HDMI 連接器還有六個其他通道：熱插拔檢測 (HPD) 通道，可檢測何時建立連接；消費類電子控制 (CEC) 通道，允許用戶通過 HDMI 控制器件；實用通道，用于 HDMI 以太網(wǎng)或音頻返回通道；SDA 和 SCL 通道，可提供 I2C 控制；以及最后一個通道，可提供 5V 電源。

為了防止 ESD 故障，可以通過 HDMI 連接器將 5V 工作電壓、6 通道 TVS 二極管（如 TPD6E05U06）放置在非 TMDS 通道（5V 電源、SDA、SCL、HPD、CEC 和實用）上。5V 工作電壓、單通道 TVS 二極管 (TPD1E05U06) 還提供了布局靈活性。更大限度地減小二極管的電容通常不是問題，因為這些非 TMDS 通道不傳輸高速數(shù)據(jù)。

另外，TMDS 通道傳遞的差分數(shù)據(jù)對于 HDMI 2.0 而言可達 18Gbps（每對 6Gbps），每條差分線路上的最大單端工作電壓為 3.3V。因此，放置在這些高速布線上的 ESD 保護二極管要求電容足夠低，以保持信號完整性并滿足 HDMI 合規(guī)標準。

由于 TMDS I/O 引腳的敏感性質(zhì)，必須更大限度地減小鉗位電壓以實現(xiàn) TMDS ESD 保護。這種保護是通過選擇一個具有超低動態(tài)電阻 (R_DYN) 的 ESD 二極管來實現(xiàn)的。當出現(xiàn) ESD 沖擊時，該二極管提供一條低阻抗路徑，以引導電流遠離下游敏感電路。

ESD R_DYN 與電容呈反比關(guān)系。增加二極管結(jié)面積會降低 R_DYN，但會增加二極管電容，這可能會降低信號完整性。因此，選擇可保護 TMDS 通道但不影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)?TVS 二極管是一項挑戰(zhàn)。不過，ESD224 是一款 4 通道 ESD 保護器件，通過采用 TI 專有的 ESD 工藝技術(shù)，能夠?qū)?±8kV IEC ESD 事件鉗位到足夠的電平，同時保持超低電容。由于有四對 TMDS 通道，因此在通過信號完整性眼圖屏蔽測試（圖 3）時，兩個 ESD224 保護二極管可在 TMDS 布線上提供必要的保護。

ESD224 能夠為敏感的 HDMI 2.0 轉(zhuǎn)接驅(qū)動器、重定時器和芯片組提供必要的 ESD 鉗位保護。例如，BCM7250 是一款 Broadcom HDMI 2.0 SoC，在低瞬態(tài)電壓下會出現(xiàn)故障：9.15V 和 -5.71V。在圖 4 中，100ns 傳輸線路脈沖 (TLP) 用于確定 ESD 故障電壓，因為 100ns 大概為 IEC ESD 脈沖的長度。

TVS 二極管可防止正鉗位電壓超過 9.15V，并防止負鉗位電壓超過 -5.71V，從而保護 BCM7250 等敏感 HDMI 2.0 SoC 免受 ESD 沖擊。圖 5 顯示，ESD224 通過將 8kV IEC ESD 沖擊鉗位到 8.1V 并將 -8kV IEC ESD 沖擊鉗位到 -5V 來提供這種保護。

對于完整的 HDMI 2.0 選項，2 個 ESD224 可以保護 TMDS 通道，6 個 TPD1E05U06 可以保護其他通道。如果不需要 ESD224 的超低鉗位性能，則 TPD4E02B04 可以保護 TMDS 通道。

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