在持续的冠状病毒大流行期间，当我们大部分时间都呆在家里时，我们在屏幕前花费的时间越来越多。这包括参加在线会议、接视频电话、玩视频游戏、看电视，以及在电脑前长时间工作。如今，高质量的bet188软件下载视听(AV)体验是必须的，多亏了高清数字显示器和高清多媒体接口(HDMI)，我们能够体验到高速、高分辨率、更高像素深度和更大宽高比的AV。
HDMI是一种数字接口，用于将高清、高速数字多轨音频和未压缩视频信号从符合HDMI标准的源传输到其他AV显示器。自从HDMI在2002年发布以来，它在消费电子产品中得到了广泛的接受。如今，HDMI可以连接电脑、游戏机、蓝光/DVD播放器、电视、投影仪、家庭娱乐系统、显示器和许多其他AV设备。
HDMI系统架构和引脚配置
HDMI系统架构由一根电缆组成，在源端和接收器处都有连接器，如图1所示。高分辨率无压缩视频、音频和控制信号通过一根HDMI线传输。让我们分析一下如何将数据从源传输到接收器的系统架构。
图1所示。HDMI系统架构
T采用过渡最小化差分信令(TMDS)算法将视频和音频信号从发射机传输到接收机。该算法使用了四个差分对。其中三个是TMDS数据通道，一个是TMDS时钟通道。每个TMDS数据通道由数据+、数据-和数据屏蔽组成。TMDS时钟通道由时钟+、时钟-和时钟屏蔽组成。TMDS通道是参考时钟通道进行同步的。
显示数据通道(DDC)是hdmi兼容设备和信号源之间的双向通信协议，允许信号源读取外设的识别数据。它提供了诸如型号、序列号、纵横比等信息。DDC总线是基于国际集成电路(I2C)总线。它由一个串行时钟(SCL)、一条串行数据线(SDA)和一条接地线组成。
消费电子控制(CEC)是一种双向总线，用于从一个源控制或连接其他具有CEC功能的设备。CEC包含与DDC和HEC共享的单线和接地。
电源未接通时，采用+5V电源线给sink的DDC总线供电。让我们假设一台笔记本电脑通过HDMI连接器连接到投影仪。即使投影仪没有开机，+5V电源线也会为投影仪的DDC线供电。这将使笔记本电脑能够从投影仪读取信息。
热插拔检测(HPD)和HDMI以太网通道(HEC)数据+共用一条线路。HPD允许源检测在操作过程中是否连接或删除了任何启用HDMI的设备。HEC用于设备间以太网兼容的数据组网。
图2。HDMI Type A连接器的引脚配置
图2显示了标准a型HDMI连接器的引脚配置。它包含19个引脚，包括4个TMDS对和6个其他通道(+5V电源，HPD, CEC, SDA, SCL, HEC)，以实现数字数据转换。自2002年推出以来，HDMI已经发展到许多规格，然而，HDMI 2.0仍然是最流行和最广泛使用的接口。
HDMI 2.0接口的ESD保护
HDMI 2.0的设计目的是通过显著增加带宽来增强观众的AV体验。TMDS通道的最大带宽为6Gbps。这三个TMDS通道总共能够传输18Gbps的差分数据，分辨率高达4K，每秒60帧。它们可以提供最多两个视频流和最多四个音频流的数字数据。由于消费者希望获得不间断的视频，并且经常插拔HDMI连接器，因此HDMI接口的EMC健壮性至关重要。这些插拔事件可能导致ESD事件，可达数千伏特，有可能损坏电路。TVS二极管通过在一纳秒内拦截系统级ESD峰值来保护数据端口免受ESD威胁，从而将高电流从数据端口转移出去。
现在让我们来探索如何保护HDMI端口免受ESD事件的影响。图2所示的HDMI Type A端口的19个引脚/通道可以分为高速通道和非高速通道。高速通道包括TMDS通道(引脚1-2-3;4-5-6;7-8-9)和TMDS时钟通道(引脚10-11-12)。这些通道携带总计18Gbps的差分数据信号。
每条差动线路的最大工作电压为3.3V。由于这些是极高速的差分数据线，TVS二极管需要在瞬态事件期间通过维持极低的线对线电容来保护电路，同时确保信号完整性。由于TVS二极管和电路并联连接，在ESD事件期间，电路上的压降与TVS二极管的夹紧电压相同。保持夹紧电压尽可能小是至关重要的。因此，保护装置应包括低ESD峰值夹紧电压和低动态电阻等特性。此外，高速接口的信号完整性可以通过选择具有流经路由包的TVS设备来优化。这对于避免信号失真极为重要。
Semtech的RClamp®0574便士专为保护HDMI 2.0接口的高速差动线而设计。它保护4条高速数据线，典型的结电容为0.18pF。它的工作电压为5.5V，最小击穿电压为6.5V。RClamp0574P根据IEC 61000-4-2 (ESD)的规范在±15kV(空气)，±10kV(接触)提供瞬态保护。它的动态电阻为0.26Ω(典型)。RClamp0574P采用5针DFN封装，标称尺寸为2.0 x 1.0 x 0.5mm。由于一个RClamp0574P可以保护两个差分数据对，因此可以使用两个RClamp0574P来保护三个TMDS通道和TMDS时钟通道，如图3所示。该器件的流线封装设计简化了PCB布局，有助于保持信号的完整性。
现在让我们看看如何保护其余六个非高速通道。这些通道包括CEC(引脚13)、HEC(引脚14、19)、SCL(引脚15)、SDA(引脚16)、+5V电源(引脚18)和HPD(引脚19)。这些通道也可以由RClamp0574P保护，然而，由于这些通道不传输高速数据，低电容在瞬态事件中对它们的保护不是那么关键。为了保护这些通道，需要一个工作电压为5V的六通道电视二极管阵列，响应时间快，夹紧电压低，瞬态事件期间不发生器件退化。
Semtech的RClamp7538P非常适合保护这六条通道。工作电压为5V，峰值脉冲电流为5A。RClamp7538P根据IEC 61000-4-2 (ESD)的规范在±25kV(空气)，±20kV(接触)提供瞬态保护。其典型动态电阻为0.42Ω。它采用9通道DFN封装，尺寸为3.8 x 1.0 x 0.5mm。最先进的流动方案也用于封装设计，它简化了使用该部件的PCB布局。请参阅下面图3中的连接图。
图3。HDMI 2.0连接可能的ESD保护选项
总结与结论
必须充分保护HDMI端口免受所有ESD威胁。没有用户希望由于ESD事件而损坏计算机显示器或家庭娱乐系统。Semtech的高效和值得信赖的电视产品保护了许多世界上最受欢迎的显示设备。这些解决方案是保护HDMI 2.0接口的理想方案-使消费者能够享受平滑不间断的高保真AV设备接口体验。
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