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產業動態 應用於可攜式及消費產品的安森美半導體完整ESD及EMI保護方案
采杰公關 本新聞稿發佈於2011/10/24,由發布之企業承擔內容之立場與責任,與本站無關

對於電子產品而言,保護電路是為了防止電路中的關鍵敏感型元件受到過流、過壓、過熱等衝擊的損害。保護電路的優劣對電子產品的品質和壽命至關重要。隨著消費性電子產品需求的持續增長,更要求有強固的靜電放電(ESD)保護,同時還要減少不必要的電磁干擾(EMI)/射頻干擾(RFI)雜訊。

 
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對於電子產品而言,保護電路是為了防止電路中的關鍵敏感型元件受到過流、過壓、過熱等衝擊的損害。保護電路的優劣對電子產品的品質和壽命至關重要。隨著消費性電子產品需求的持續增長,更要求有強固的靜電放電(ESD)保護,同時還要減少不必要的電磁干擾(EMI)/射頻干擾(RFI)雜訊。此外,消費者希望最新款的消費電子產品可以用小尺寸裝置滿足越來越高的下載和頻寬能力。隨著裝置的越來越小和融入性能的不斷增加,ESD以及許多情況下的EMI/RFI抑制已無法涵蓋在驅動所需介面的新一代IC當中。

另外,先進的系統單晶片(SoC)設計都是採用幾何尺寸很小的製程製造的。為了最佳化功能和晶片尺寸,IC設計人員一直在不斷減少其設計的功能的最小尺寸。IC尺寸的縮小導致元件更容易受到ESD電壓的損害。

過去,設計人員只要選擇符合IEC61000-4-2規範的保護產品就足夠了。因此,大多數保護產品的資料表只包括符合評級要求。由於積體電路變得越來越敏感,較新的設計都有保護元件來滿足標準評級,但ESD衝擊仍會形成過高的電壓,有可能損壞IC。因此,設計人員必須選擇一個或幾個保護產品,不僅要符合ESD脈波要求,而且也可以將ESD衝擊鉗位到足夠低的電壓,以確保IC得到保護。


先進技術實現強大ESD保護
安森美半導體的ESD鉗位性能備受業界推崇,鉗位性能可從幾種方法觀察和量化。使用幾個標準工具即可測量獨立ESD保護元件或整合元件的ESD鉗位能力,包括ESD保護功能。第一個工具是ESD IEC61000-4-2 ESD脈波回應截圖,顯示的是隨時間推移的鉗位電壓回應,可以看出ESD事件中下游元件的情形。

除了ESD鉗位螢幕截圖,另一種方法是測量傳輸線路脈波(TLP)來評估ESD鉗位性能。由於ESD事件是一個很短的暫態脈波,TLP可以測量電流與電壓(I-V)資料,其中每個數據點都是從短方脈波獲得的。TLP I-V曲線和參數可以用來比較不同TVS元件的屬性,也可用於預測電路的ESD鉗位性能。

安森美半導體提供的高速介面ESD保護保護元件陣容有兩種類型。第一類最容易實現,被稱為傳統設計保護。在這種類型設計中,訊號線在元件下運行。這些元件通常是電容最低的產品。

另一類是採用PicoGuard® XS技術的產品。這種類型設計使用阻抗匹配(Impedance Matched)電路,可保證100 Ω的阻抗,相當於電容為零。這類設計無需倂列電感,有助於最大限度地減少封裝引起的ESD電壓尖峰。


安森美半導體的保護和濾波解決方案均基於傳統矽晶片製程技術。相比之下,其它類型的低成本被動解決方案使用的是陶瓷、鐵氧體和多層壓敏電阻(MLV)組合的材料。這類元件通常ESD鉗位性能較差。在某些情況下,傳遞給下游元件的能量可能比安森美半導體解決方案低一個量級。一些採用舊有技術的產品甚至可能在小量ESD衝擊後出現劣化並變得更糟。由於其材料性質,一些被動元件往往表現出溫度的不一致性,從而降低了終端系統在標準消費溫度和環境溫度範圍內運行的可靠性。

必須兼顧其它特性
ESD和EMI解決方案可防止不要的訊號干擾系統的整體性能。在系統正常運行期間,保護元件還必須保持給定介面良好的訊號完整性,換言之它應該是完全「透明」的。安森美半導體的元件適用於運行和保護當今最常用的消費性電子系統介面。通常,使用S參數插入損耗曲線即可測量訊號完整性的影響,濾波器解決方案還可以測量濾波器的回應情況,也可以用眼圖測量訊號完整性(尤其是高速元件),以證明在無干擾正常運行期間元件可實現的最大資料傳輸速率。

安森美半導體有兩個基本類型的EMI濾波器。第一類是用於平行介面的各種陣列配置的單端低通濾波器;分為傳統和通用電阻-電容(RC)版本,以及適用於高速度和功耗敏感介面的電感-電容(LC)版本。

根據規格,每個元件都有一個通帶範圍。這些元件的可截止高頻範圍從700 MHz至6 GHz。

第二類EMI濾波器適用於高速序列介面,功能超過了典型低通濾波器。這類介面是具有固有雜訊抑制的差分訊號路徑,但不會完全免疫來自外部源的共模雜訊,或阻止來自輻射到系統其他部分的介面訊號。

受保護的共模濾波器(pCMF)可以用來消除不必要的共模雜訊,也可以防止輻射的有害共模雜訊訊號從高速介面進入系統的其它部分。同時,它還可以使高速資料通道幾乎不受干擾。

除了ESD衝擊保護,安森美半導體還提供防止由雷擊或功率交叉(power-cross)故障造成浪湧衝擊的解決方案。各種消費電子和電訊/網路裝置中的通用介面都是符合10/100BASE-T和1000BASE-T乙太網協定的RJ45介面,其浪湧額定值往往是室內標準。這些介面由四對差分數據線組成,每根線可傳輸最高250 Mbps的資料速率。這類介面的保護需要確保橫向(金屬性)浪湧衝擊不致損壞敏感的下游晶片(如實體層)。這是通過線至線(每對線)連接分流保護元件(shunt protection element)來轉移進入的浪湧能量實現的。

對於較低資料速率(10/100BASE-T)的應用,安森美半導體提供了一種稱為TSPD(晶閘管浪湧保護元件)的消弧(crowbar)元件組合,以及用於類似ESD保護的鉗位元件。TSPD可提供低鉗位電壓的優勢,並具有較高的浪湧電流能力。例如,這些元件可以滿足GR-1089 10/1000 μs標準的要求,因此適合初級端或次級端的保護,也被稱為“線端”保護。TVS(暫態抑制二極體)鉗位元件支持8/20 μs脈波的浪湧級別,通常用於第三級(tertiary)或PHY側以捕獲並安全地消除任何殘餘浪湧脈波。

典型電路保護應用示例
智慧手機應用是一種比較典型的保護應用,安森美半導體的解決方案包括資料濾波器、ESD保護二極體及陣列和電壓保護元件等。消費和可攜式應用的USB2.0保護包括高速對、VCC和低電容ESD保護;而USB 3.0則有兩個超高速對和一個高速對,以及VCC、低電容ESD保護。eSATA介面有兩個高速對和低電容ESD保護。

針對4至12線的攝像頭和顯示器的平行介面,安森美半導體有低通LC濾波器+ ESD保護元件,以及3至5個高速串列通道的共模濾波器+ ESD保護。對於可攜式HDMI、消費性HDMI/顯示埠,可以採用四個高速對、多達6個額外介面線、低電容ESD+共模濾波器方案。

此外,安森美半導體的保護應用還包括音訊(音箱/耳機)、SD介面、SIM卡、鍵盤EMI抑制、乙太網,以及T1/E1、T3/E3和xDSL埠等,可以滿足消費性電子產品對強大ESD保護及減少EMI/RFI雜訊的更高要求。

應用於可攜式及消費應用介面的強大ESD保護及EMI濾波產品陣容
安森美半導體身為全球高能效電子產品的首要矽方案供應商,在電路保護市場高居第一,為可攜式及無線、消費、電腦及外設、汽車及電訊等市場提供豐富多樣的ESD保護及EMI/RFI濾波產品。表1和表2分別列出了安森美半導體應用於可攜式應用介面及消費應用介面的ESD保護及EMI濾波方案,客戶可以根據實際應用需求選擇適合的方案。

- 新聞稿有效日期,至2011/11/24為止


聯絡人 :Sabrina
聯絡電話:8773-4277
電子郵件:ON@ACCESSPR.COM.TW

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