HDMI(高清多媒体接口)是一种全数字化视频和声音发送接口，可以发送未压缩的音频及视频信号，广泛应用在消费类产品上，如机顶盒、DVD播放器、个人计算机、电视、游戏主机、综合扩大机、数字音响与电视机等设备。HDMI 2.0支持4K，带宽可达到18Gbps，支持3840×2160分辨率和50FPS、60FPS帧率。HDMI电路制造商不断致力于微缩其元器件内的晶体管、连接线路及绝缘层的极限尺寸，以此实现高速电子元件的小型化设计，这虽促进了设备结构的紧凑化，却也引发了器件因击穿效应导致的损坏风险显著增加这一新问题。
HDMI接口作为一种热插拔端口，其设计易受到静电放电的损害，造成内部芯片的损坏，尤其是在与用户终端或带电电缆的连接过程中。普通的防护方案或许会对数据的传输造成一定影响，随着消费类电子产品需求的持续增长，对ESD保护器件性能加强的需求也越来越强烈。此方案采用集成四通道保护、超低容值、低漏电的ESD静电防护器件，在不影响数据传输的前提下满足HDMI兼容性测试规范(CTS)的信号完整性和阻抗要求，让后端的电路得到有效防护。
HDMI接口介绍
HDMI连接器中具有四对差分数字信号 (TMDS)传输通道。三个差分对传输数据信号，而 TMDS CLK提供时钟信号用于同步信息。 除了四个 TMDS对之外，HDMI连接器还有六个其他通道：热插拔检测(HPD)通道，可检测何时建立连接；消费类电子控制(CEC)通道，允许用户通过 HDMI控制器件；音频回传（ARC）通道，用于 HDMI以太网或音频返回通道；SDA和SCL通道，可提供I2C控制；以及电源通道，可提供 5V电源。
图1 HDMI接口引脚配置
表1 HDMI 2.0引脚配置
保护HDMI免受EOS&ESD影响
图2整体应用方案
1.高速差分线D0+/D0-,D1+/D1-,D2+/D2-,时钟引脚CLK+/CLK-
HDMI 2.0拥有三组高速差分信号线，支持高达18Gbps的高速数据传输。由于接口试图在传输大量内容时仍保持极高速度，因此选择合适的ESD防护器件至关重要。除高速差分信号线之外，HDMI 2.0还拥有一对频率为600MHz的时钟差分线CLK+/CLK-,用于同步芯片内各个模块的操作，确保它们按照正确的时间序列执行任务。
我们推荐使用湖南静芯的深回扫型ESD器件SEUCS10F3V4B。SEUCS10F3V4B是一款保护高速数据接口的超低电容深回扫型ESD保护器件，集成了四对超低电容控向二极管和一个TVS二极管，专门设计用于保护连接到数据传输线的敏感电子元件免受ESD(静电放电)引起的过压，可适用于HDMI 2.0的高速差分信号线防护。
SEUCS10F3V4B器件的工作电压为3.3V，结电容仅为0.12pF，钳位电压为5.5V，其封装形式为DFN2510-10L，可同时对两对高速数据线进行静电防护，且符合IEC 61000-4-2 (ESD)规范，在±15kV（空气）和±15kV（接触）下提供瞬变保护。
2.CEC控制信号通道
CEC是与其他HDMI信号分开的电信号，拥有一套完整的单总线协议，电子设备可以借着CEC信号让使用可控制HDMI接口上所连接的装置，实现由单一遥控器控制所有HDMI连接的装置。该通道允许HDMI设备在没有用户干扰情况下互相命令控制，最多可以控制15个设备。
推荐使用湖南静芯的常规电容ESD器件SENC2F5V1BA作为该通道的静电保护器件。该器件工作电压为 5 V，钳位电压为10V，结电容为15pF，可对单条线路进行静电防护。符合IEC 61000-4-2 (ESD)规范，在 ±30kV（空气）和 ±30kV（接触）下提供瞬变保护。
3.ARC,SCL,SDA,HPD,电源通道
ARC功能是指HDMI线可直接将数字音频输出到功放上解码，并在音响设备上输出。HDMI2.0的14引脚拥有ARC功能，传输速度约为1Mbit/s。为了保证频的稳定传输，需要在14引脚附近连接合适的静电保护器件。
SCL引脚和SDA引脚分别作为HDMI接口的DDC时钟和数据通道，通过这两个引脚可让传送端与接收端得知彼此的传送与接收能力，最后可放送出符合电视分辨率的影像画面。
HPD引脚拥有热插拔检测功能，其作用是当显示器等HDMI接口的显示设备通过HDMI/DVI接口与HDMI源端相连或断开连接时，HDMI源端能够通过HDMI/DVI的HPD引脚检测出这一事件，并做出响应。
以上四个引脚再加上5V的电源引脚可以通过一个六引脚的集成式ESD器件进行静电防护。我们推荐采用湖南静芯集成多路ESD静电二极管SEUC236T5V4U，可同时保护HDMI2.0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。
电气特性表
At TA = 25℃ unless otherwise noted
表2 SEUCS10F3V4B电气特性表
表3 SENC2F5V1BA电气特性表
表4 SEUC236T5V4U电气特性表
总结与结论
HDMI接口自问世以来，一直是用于传输视频和音频数据的常用接口之一。随着 HDMI标准的每次更新，制造商都可以借助工艺技术的改进增加数据带宽，并在越来越小的芯片组中添加更多特性。随着尺寸减小，HDMI元件对静电放电等瞬态电压变得越来越敏感，保护HDMI接口免受ESD静电损害极为关键。
湖南静芯深浅回扫型单双向系列ESD器件工作电压涵盖1~36V，电流涵盖4~30A，0.1pF极低电容，封装涵盖CSP、FC及各类封装形式，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 HDMI 2.0的优选之策，确保消费者能够高品质享受视听体验的流畅无阻。
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