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DWebinar0824

新一代筆記型電腦外部接口的EOS防護

支持USB4的Type-C EOS防護方案。晶焱

筆記型電腦已經是人們工作,娛樂和生活中必不可少的工具,在目前全球疫情流行的環境下,大家有更多的移動辦公,線上會議和居家娛樂的需求,產品也面臨更多的可靠性挑戰,目前業內對於靜電防護方案已經比較成熟,但是產品仍然有一定比例的返修,分析失效原因中比例最高的就是EOS。

EOS是Electrical Over Stress的縮寫,即元件承受了過高的電壓/電流,本文中所指的EOS表示符合IEC61000-4-5標準中所規定的雷擊/浪湧能量。目前消費類產品使用的測試波形為1.2/50μs開路電壓和8/20μs短路電流波形,使用的阻抗網路為2Ω。

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HDMI 2.0/2.1 EOS防護方案。晶焱

相較於ESD,EOS的持續時間更長,能量遠大於ESD。所以在評估防護EOS的TVS時,需要考慮TVS的最大宣洩電流(Ipp),此參數是描述TVS本身對於EOS的耐受度,Ipp越大表示對浪湧能量的耐受度越強。在系統應用中,不僅要考慮TVS的耐受度,更要考慮TVS的保護效果,關鍵參數浪湧箝制電壓(Vcl-surge),Vcl越低表示保護效果越強。

筆記型電腦Type-C接口的應用迎來了爆發式的成長。Type-C支援PD協定,可以將其作為電源接口使用,Vbus上可能會受到極強的EOS能量衝擊,這種能量衝擊包括但不限於線纜插拔,連接器接觸不良等因素。這種能量一旦損壞PD控制晶片,整部電腦將無法開機,所以TVS的耐受度和防護性能缺一不可。晶焱科技推出的AZ4920-01F,採用業內廣泛使用的DFN2018P6E封裝,Ipp達140A,Vcl=26V@40A,能夠有效的保護後端脆弱的PDIC。美中不足的是,這種封裝佔用PCB面積較大。晶焱科技已經推出採用DFN1610(0603)較小封裝的AZ4520-01F,封裝更小性能更強的產品也正在開發中。

Type-C介面不只有Vbus可能出現EOS現象,資料端口也會遭受浪湧能量的衝擊,其中USB 2.0的D+/D-一般與CPU直接相連,一旦燒毀CPU將導致極高的返修成本,所以很多品牌廠商已經開始執行EOS測試。由於訊號線需要考慮寄生電容的影響,晶焱科技的AZ5515-02F,寄生電容值為0.8pF(Typ.),具有11A的IPP,箝制電壓為9V@11A;在面對負電壓浪湧能量時,這顆TVS的優勢會更大,啟動電壓約為-0.7V,箝制電壓僅有-3V@-11A,對負電壓敏感的IC來說,有極好的防護能力。AZ5515-02F是DFN1006P3X(0402-2ch)的封裝,可以同時保護2個通道,解決了PCB面積緊張的問題。

對於Type-C的高速差分訊號TX/RX的EOS防護,目前也是產業內關注的重點,要求TVS超低電容,同時還要兼顧耐受度和保護效果。在評估防護方案時,AZ5B0S-01F是非常合適的選擇,這顆TVS的寄生電容僅有0.2pF(Typ.),可以支援到USB4的速率,IPP能夠達到7A,並且Vcl=4V@7A,封裝為DFN0603(0201)。

筆記型電腦EOS返修率較高的另一個外部介面是HDMI。由於sink端常常是帶電的,線材頻繁的插拔非常容易導致EOS現象的發生,所以需要更強浪湧防護能力的TVS, AZ1243-04F能夠在HDMI2.0的介面上提供高達IPP=12A的超高耐受度,並且Vcl=7.5V@12A。隨著HDMI2.0向HDMI2.1演進,傳輸速率大幅提高,對TVS的箝制電壓和寄生電容提出了更高的要求,晶焱科技的AZ1123-04F,寄生電容小於0.2pF,IPP可達6.5A,提供Vcl=10V@6.5A的強大保護能力。在HDMI的低速訊號線上我們同樣有集成式的AZ1575-04S,Power端口IPP可達70A,IO口的IPP可達20A。文後圖中為Type-C和HDMI介面的完整保護方案。

隨著客戶需求的多樣化,PC產業依舊在飛速發展,越來越多的品牌廠商不僅在更多的接口上執行EOS測試,而且測試等級要求更為嚴格;晶焱科技有業內首屈一指的解決方案和豐富經驗,能夠協助客戶快速準確的解決問題。

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