在当前的冠状病毒大流行期间，我们大部分时间都被限制在家里，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，以及长时间使用电脑。如今，高质量的bet188软件下载视听(AV)体验是必须的，多亏了高清晰度数字显示器和高清晰度多媒体接口(HDMI)，我们能够以更高的像素深度和更大的纵横比体验高速、高分辨率的AV。
HDMI是一个数字接口，用于从HDMI兼容源传输高清晰度、高速数字多径音频和未压缩视频信号到其他AV显示器。自2002年HDMI发布以来，它在消费电子产品中得到了广泛的接受。今天，HDMI连接电脑、游戏机、蓝光/DVD播放机、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系统架构由一根在源端和接收端都有连接器的电缆组成，如图1所示。高分辨率的未压缩视频、音频和控制信号通过一根HDMI电缆传输。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。HDMI系统架构
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。该算法使用了四个微分对。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通道参照时钟通道进行同步。
显示数据通道(DDC)是兼容hdmi设备和源设备之间的双向通信协议，允许源读取外设的识别数据。它提供诸如型号、序列号、纵横比等信息。DDC总线是基于Inter Integrated Circuit (I2C)总线。它由串行时钟(SCL)、串行数据(SDA)线和接地组成。
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能力的设备。CEC与DDC和HEC共用一根导线和一地。
未上电时，使用A +5V电源线为sink的DDC总线供电。让我们考虑笔记本电脑通过HDMI连接器连接到投影仪。即使投影仪没有打开，+5V电源线也能接通投影仪的DDC线。这将使笔记本电脑从投影仪中读取信息。
HPD (Hot Plug Detection)和HEC (HDMI Ethernet Channel) Data+共用一条线。HPD允许源检测，如果任何HDMI启用的设备是连接或删除，而在操作。HEC用于设备之间的以太网兼容数据组网。
图2。HDMI A型连接器的引脚配置
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对TMDS和6个其他通道(+5V电源、HPD、CEC、SDA、SCL、HEC)来完成数字数据转换。自2002年推出以来，HDMI已经发展到许多规格，但HDMI 2.0仍然是最受欢迎和广泛使用的接口。
HDMI 2.0接口ESD保护
HDMI 2.0的设计目的是通过大幅增加带宽，提高观看者的AV体验。TMDS通道最大带宽为6Gbps。这三个TMDS通道总共能够传输18Gbps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。由于消费者希望看到不间断的视频，也经常插拔HDMI连接器，因此HDMI接口的EMC健壮性是至关重要的。这些插拔事件可能导致ESD事件，可达数千伏，潜在地破坏电路。TVS二极管保护数据端口免受ESD威胁，通过在纳秒内阻止系统级ESD峰值，从而从数据端口分流大电流。
现在让我们探索如何保护HDMI端口免受任何ESD事件。如图2所示，HDMI Type A接口的19个引脚/通道分为高速通道和非高速通道。高速通道包括TMDS通道(Pin 1-2-3;4-5-6;7-8-9)和TMDS时钟通道(引脚10-11-12)。这些信道携带总计18Gbps的差分数据信号。
各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路，TVS二极管需要在瞬态事件期间通过保持极低的线对线电容来保护电路，同时确保信号的完整性。由于TVS二极管和电路并联连接，在ESD事件期间，横跨电路的压降与TVS二极管的箝位电压相同。保持箝位电压尽可能小是至关重要的。因此，该保护装置应具有低ESD峰值箝位电压和低动态电阻等特点。此外，高速接口的信号完整性可以通过选择具有流通路由包的TVS设备来优化。这对于避免信号失真非常重要。
Semtech的RClamp®0574便士是专门为保护HDMI 2.0接口的高速差分线而设计的。它以0.18pF的典型结电容保护4条高速数据线。工作电压5.5V，最小击穿电压6.5V。RClamp0574P根据IEC 61000-4-2 (ESD)规范在±15kV(空气)，±10kV(触点)提供瞬态保护。动态电阻0.26Ω (Typical)。RClamp0574P采用5针DFN封装，公称尺寸为2.0 x 1.0 x 0.5mm。由于一个RClamp0574P可以保护两个差分数据对，所以可以使用两个RClamp0574P来保护三个TMDS通道和TMDS时钟通道，如图3所示。器件的流通封装设计简化了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6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)。RClamp0574P也可以保护这些通道，但是，由于这些通道不传输高速数据，在瞬态事件期间，低电容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TVS二极管阵列，响应时间快，箝位电压低，并且在瞬态事件期间没有器件退化。
Semtech的RClamp7538P非常适合保护这六个通道。工作电压5V，脉冲峰值电流5A。RClamp7538P根据IEC 61000-4-2 (ESD)的规范提供瞬态保护，在±25kV(空气)，±20kV(接触)。它具有典型的动态电阻0.42Ω。它采用9通道DFN包装，尺寸为3.8 x 1.0 x 0.5mm。封装设计也采用了最先进的流通方案，简化了使用该部件的PCB布局。请参考下面图3中的连接关系图。
图3。HDMI 2.0连接可能的ESD保护选项
摘要和结论
HDMI端口必须受到充分保护，免受所有ESD威胁。没有用户希望体验由于ESD事件而损坏的计算机显示器或家庭娱乐系统。Semtech高效可靠的电视产品为世界上许多最受欢迎的显示设备提供保护。这些解决方案是保护HDMI 2.0接口的理想选择，使消费者在使用高保真AV设备时享受流畅不间断的体验。
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