DVI接口静电保护方案
方案简介
DVI接口，全称为Digital Visual Interface（数字视频接口），是一种用于高速传输数字信号的接口标准，专为LCD显示器等数字显示设备设计。DVI接口主要分为DVI-A（模拟接口）、DVI-D（数字接口）和DVI-I（综合接口）三种类型，其中DVI-D接口最为常见，它仅支持数字信号传输，具有传输速度快、信号无衰减、色彩纯净逼真等优点。DVI接口广泛应用于电脑显示器、高清电视和投影仪等领域，是现代数字显示技术中不可或缺的一部分。
DVI接口作为数字视频接口，其内部电路复杂且对信号质量要求高，通常是连接在设备之间，线缆和接口暴露在设备外部，且 需要经常性热插拔，很容易受到ESD静电放电的威胁和破坏。静电放电产生的瞬间高电压和高电流可能直接对DVI接口的电路造成损害，如击穿绝缘层、损坏电子元件等。此外，静电放电还可能引入噪声干扰，影响DVI接口的信号传输质量。本文针对双通道DVI接口采用低电容低钳位电压的ESD静电防护器件 ，在不影响数据传输的前提下满足阻抗要求，让后端的电路得到有效防护。
DVI接口概述
DVI是基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)转换最小差分信号技术来传输数字信号，TMDS运用先进的编码算法把8bit数据(R、G、B中的每路基色信号)通过最小转换编码为10bit数据(包含行场同步信息、时钟信息、数据DE、纠错等)，经过DC平衡后，采用差分信号传输数据，它和LVDS(低电压差分信号)、TTL(通过镜头)相比有较好的电磁兼容性能，可以用低成本的专用电缆实现长距离、高质量的数字信号传输。DVI接口主要分为3种类型： DVI-A，DVI-D，DVI-I。
DVI-D（DVI-Digital）接口，是纯数字接口，不兼容模拟信号；DVI-D有18个或24个数字插孔+ 1个扁形插孔。
Pin
Signal Assignment
Pin
Signal Assignment
Pin
Signal Assignment
1
T.M.D.S Data2-
9
T.M.D.S Data1-
17
T.M.D.S Data0-
2
T.M.D.S Data2+
10
T.M.D.S Data1+
18
T.M.D.S Data0+
3
T.M.D.S Data2/4 Shield
11
T.M.D.S Data1/3 Shield
19
T.M.D.S Data0/5 Shield
4
T.M.D.S Data4-
12
T.M.D.S Data3-
20
T.M.D.S Data5-
5
T.M.D.S Data4+
13
T.M.D.S Data3+
21
T.M.D.S Data5+
6
DDC Clock
14
+5V Power
22
T.M.D.S Clock Shield
7
DDC Data
15
Ground(for +5V)
23
T.M.D.S Clock+
8
No Connect
16
Hot Plug Detect
24
T.M.D.S Clock-
DVI-I（DVI-Integrated）接口，兼容DVI-I和DVI-D两种插头，兼容数字和模拟信号，有18个或24个数字插孔＋5个模拟信号的插孔。目前，显卡一般采用DVI-I接口，其通过转换接头，可以连接到普通的VGA接口。通常，显示器带两个DVI接口，或者DVI、VGA接口各一个。
Pin
Signal Assignment
Pin
Signal Assignment
Pin
Signal Assignment
1
T.M.D.S Data2-
9
T.M.D.S Data1-
17
T.M.D.S Data0-
2
T.M.D.S Data2+
10
T.M.D.S Data1+
18
T.M.D.S Data0+
3
T.M.D.S Data2/4 Shield
11
T.M.D.S Data1/3 Shield
19
T.M.D.S Data0/5 Shield
4
T.M.D.S Data4-
12
T.M.D.S Data3-
20
T.M.D.S Data5-
5
T.M.D.S Data4+
13
T.M.D.S Data3+
21
T.M.D.S Data5+
6
DDC Clock
14
+5V Power
22
T.M.D.S Clock Shield
7
DDC Data
15
Ground(for +5V)
23
T.M.D.S Clock+
8
Analog Vertical Sync
16
Hot Plug Detect
24
T.M.D.S Clock-
C1
Analog Red
C2
Analog Green
C3
Analog Blue
C4
Horizontal Sync Analog
C5
Analog Ground (analog R,G,&B return)
DVI接口的ESD防护
理想的保护器件应兼具低ESD峰值钳位电压和低动态电阻的优越特性，以有效限制电压尖峰并减少能量损耗。在为DVI接口选择ESD保护器件时我们需要考虑如下要求：
- 极低电容
每个链路有6条数据差分线(即D0±，D1±，D2±, D3±,D4±,D5±)，外加一个时钟(CLK±)。对于单个链路，每条链路上的最大吞吐量可接近4.95Gbps或1.65Gbps;对于双链路，每条链路上的最大吞吐量可达到总共8Gbps或2.67Gbps。为了保持信号的完整性，必须使用非常低电容的器件、
- 工作电压
保护二极管的反向工作电压 (VRWM)必须大于受保护系统的工作电压。
- 漏电流
经过若干次ESD冲击后，防护性能不退化且泄漏保持在较低水平
- 封装
PCB设计层面，对布线进行优化，实现高效封装布局。每个端口需要8个保护通道。
- IEC 61000-4-2 等级
IEC 61000-4-2 测试标准定义了实际的 ESD 冲击。该标准包含两项测量:接触放电和空气放电。接触和空气等级越高，器件能够承受的电压就越高。
应用方案
我们以双通道DVI-I接口为例，推荐两款电气特性相似的十引脚集成式ESD防护器件，专为保护该接口的高速差分线路而设计，可同时保护四条差分数据线，型号分别为SEUC10F5V4U和SEUC10F5V4UB。集成式器件的流通式封装设计简化了 PCB 布局，减少布线过程中的不连续性，促进了信号完整性和系统稳定性的提升。两款器件的工作电压为 5 V，钳位电压为12V，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，可在±15kV（空气）和 ±8kV（接触）下提供瞬变保护。SEUC10F5V4UB的电容较低，客户可根据线路实际情况进行选择。
其他通道的防护采用了集成多路ESD静电二极管SEUC236T5V4U，可同时保护的五个引脚免受静电放电(ESD)和低等级浪涌事件的冲击与干扰。它的工作电压为 5 V，结电容仅有0.6pF，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±17kV（空气）和 ±12kV（接触）下提供瞬变保护。
型号参数
规格型号
方向
工作电压(V)
IPP(A)
钳位电压(V)
结电容(pF)
封装
SEUC10F5V4U
Uni.
5
4.5
12
0.6/0.3
DFN2510-10L
SEUC10F5V4UB
Uni.
5
3
12
0.4/0.2
DFN2510-10L
SEUC236T5V4U
Uni.
5
4.5
12
0.6
SOT-23-6L
电气特性表
At TA = 25℃ unless otherwise noted
Parameters
Symbol
conditions
Min.
Typ.
Max.
Unit
Reverse stand-off voltage
VRWM
5.0
V
Reverse Breakdown Voltage
VBR
IT= 1mA
6.0
V
Reverse Leakage Current
IR
VRWM=5V
1.0
uA
Peak Pulse Current
IPP
TP=8/20us@25℃
4.5
A
Clamping Voltage
VCL
IPP=1A; TP=8/20us
9.0
11.0
V
Clamping Voltage
VCL
IPP=4.5A; TP=8/20us
12.0
15.0
V
Junction capacitance
CJ
I/O pins to ground;
VR=0V; f = 1MHz
0.6
pF
Between I/O pins;
VR=0V; f = 1MHz
0.3
表1 SEUC10F5V4U电气特性表
Parameters
Symbol
conditions
Min.
Typ.
Max.
Unit
Reverse stand-off voltage
VRWM
5.0
V
Reverse Breakdown Voltage
VBR
IT= 1mA
6.0
7.5
8.5
V
Reverse Leakage Current
IR
VRWM=5V
1.0
uA
Clamping Voltage
VCL
IPP=1A; TP=8/20us
9.0
11.0
V
Clamping Voltage
VCL
IPP=3A; TP=8/20us
12.0
15.0
Junction capacitance
CJ
I/O pins to ground;
VR=0V; f = 1MHz
0.4
0.5
pF
Between I/O pins;
VR=0V; f = 1MHz
0.2
0.25
表2 SEUC10F5V4UB电气特性表
Parameter
Symbol
Conditions
Min.
Typ.
Max.
Units
Reverse Stand-off Voltage
VRWM
5.0
V
Reverse Breakdown Voltage
VBR
IT=1mA
6.0
V
Reverse Leakage Current
IR
VRWM=5V
1.0
uA
Clamping Voltage
VC
IPP=1A; tp=8/20us
9.0
11.0
V
Clamping Voltage
VC
IPP=4.5A; tp=8/20us
12.0
15.0
V
Junction Capacitance
CJ
I/O to GND; VR=0V; f=1MHz
0.6
1.0
pF
Between I/O; VR=0V; f=1MHz
0.3
0.5
表3 SEUC236T5V4U电气特性表
总结与结论
尽管随着技术的不断进步和新型接口的普及，DVI接口在日常生活中的重要性正在逐渐降低，被HDMI和DisplayPort等更先进的接口所取代，但仍然具有一定的重要性和应用价值，保护DVI接口免受ESD静电损害是保持系统稳定运行的关键环节。
ELECSUPER SEMI研发各种低电容低钳位电压的ESD保护器件，可按照客户需求性能与封装提供定制化开发服务，为各种接口提供值得信赖的保护器件。以上解决方案是保护DVI接口的优选之策，确保影像的正常显示。
版权声明：本文内容由互联网用户自发贡献，该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容， 请发送邮件至 举报，一经查实，本站将立刻删除。
如需转载请保留出处：https://bianchenghao.cn/bian-cheng-ri-ji/51290.html