物聯(lián)網(wǎng)基礎設備 防雷防靜電(ESD)闡述

　　一.什么是ESD

　　ESD(Electro-Staticdischarge)的意思是“靜電釋放”。國際上習慣將用于靜電防護的器材統稱(chēng)為ESD，中文名稱(chēng)為靜電抑制器。對電子產(chǎn)品而言，靜電放電往往是致命的——它可能導致元器件內部線(xiàn)路受損，直接影響產(chǎn)品的正常使用壽命，甚至造成產(chǎn)品的損壞。IC自身防靜電的能力并未隨半導體工藝技術(shù)的發(fā)展而提高，反而下降。

　　三.物聯(lián)網(wǎng)接口，防ESD保護方案推薦

　　ESD

物聯(lián)網(wǎng)接口名稱(chēng)	推薦ESD型號
CAN BUS總線(xiàn)	SMC24
RJ45（以太網(wǎng)百兆網(wǎng)，千兆網(wǎng)）	SLVU2.8-4/LC03CI/SRV05-4,SMD4532-090NF，3R090SA-5S
USB2.0,USB3.0	SRV05-4/ULC0502A
RS-485	SM712/SD12C
RS-232	SD12C
HDMI,HDMI1.3高清視頻接口	ULC0524P/ULC0568M
RF天線(xiàn)	LC05CI
SIM卡	SMS05C
I/O進(jìn)出口總線(xiàn)	ESD5Z5V
模擬輸入	LC05CI
音視頻	SLVU2.8,LC03CI
WIEGAND	SRV05-4,LC05CI

　　1、CANBUS總線(xiàn)防雷放靜電

　　作為ISO11898CAN標準的CANBus(ControLLerAreaNet-workBus)，是制造廠(chǎng)中連接現場(chǎng)設備(傳感器、執行器、控制器等)、面向廣播的串行總線(xiàn)系統，最初由美國通用汽車(chē)公司(GM)開(kāi)發(fā)用于汽車(chē)工業(yè)，后日漸增多地出現在制造自動(dòng)化行業(yè)中。

　　CAN總線(xiàn)防雷的要求非常高，需采用二級保護模式，確保數據安全，如下圖方案：

　　為解決現有防雷保護電路效果較差、會(huì )影響信號傳輸質(zhì)量等問(wèn)題，本方案以太網(wǎng)接口防雷保護電路的各個(gè)輸入側端口處設有由氣體放電管組成的第一級保護電路，在各個(gè)器件側端口處設有主要由硅保護二極管組成的第二級保護電路，所述第一級保護電路的動(dòng)作電壓高于所述第二級保護電路的動(dòng)作電壓，在每一個(gè)器件側端口與相應的輸入側端口之間串聯(lián)有起退耦作用的限流器件。在第二級保護電路中可采用硅保護二極管與快恢復二極管串聯(lián)，或將每?jì)蓚€(gè)硅保護二極管正端背靠背連接的方式以減小硅保護二極管的結電容所產(chǎn)生的影響;在第一級保護電路中可采用兩極或三極氣體放電管來(lái)實(shí)現共模及差模過(guò)電壓保護。如圖

　　使用該方案,可以使線(xiàn)路承受很大的浪涌，快速脈沖群，靜電。

　　該方案采用三重保護模式，并使用低電容保護ESD。

　　可以達到ITU-TK.21的標準要求。

　　USB3.0的增強版主要特性有：

　　-10Gbps數據傳輸率

　　-改進(jìn)數據編碼，提高數據傳輸效率，以獲得更高的吞吐和I/O能效

　　-兼容現有USB3.0接口、數據線(xiàn)

　　-兼容現有USB3.0軟件堆棧和設備級協(xié)議

　　-兼容現有USB3.0、USB2.0Hub、設備

　　在過(guò)去的一年里，USB3.0的接受度已經(jīng)有了很大提升，市面上有720多款設備，比2011年多出了兩倍，而對于微軟，USB3.0更是SurfacePro的標準配置。針對USB3.0新標準的發(fā)布，英特爾和微軟方面都表示了大力的支持和贊揚。雖然目前符合最新USB3.0標準的消費型電子設備還沒(méi)有面世，但根據目前已經(jīng)有的計劃來(lái)看，用戶(hù)享用到極速的USB3.0設備也不會(huì )太久了。

　　雷卯提供USB2.0，USB3.0靜電保護方案如下：

　　4、RS485/RS232低速數據防雷防靜電

　　近期很多客戶(hù)朋友問(wèn)到RS-485單片機的ESD保護方案，并且為選擇什么電壓的ESD保護485芯片合適而煩惱。

　　雷卯工程師為此專(zhuān)門(mén)羅列統計并給出如下解決辦法：

　　1.RS485芯片型號：SN65HVD3082E,SN75LBC184,SP3485,

　　如上RS485芯片型號，是客戶(hù)朋友現成有在使用的。根據芯片的規格書(shū)中都提到：電壓范圍：-7V~12V，可以看出，保護這些

　　RS485最好選用專(zhuān)業(yè)的485保護芯片是SM712.

　　通過(guò)與工程師交談，有的會(huì )用大功率TVS，比如P6KE6.8CA,這種選型很難起到保護作用，反而會(huì )有誤動(dòng)作，畢竟12V沒(méi)到6.8V的TVS就可能會(huì )動(dòng)作了。

　　雷卯的485芯片保護方案主推薦型號是：SM712，方案圖如下：

　　HDMI最高支持5GBPS的傳輸帶寬，而HDTV僅需要2.2GBPS，還有很大的裕量留給將來(lái)可能的更高標準的數字視頻信號。HDMI比DVI的改進(jìn)是加入了版權保護HDCP內核(注：寬帶數字內容加密保護)的同時(shí)增加了數字音頻傳輸，從而成為專(zhuān)用的多媒體信息接口;HDMI支持1920*1080P高清晰數字信號，并支持DolbyDigital(杜比數碼音效)/DTS(數碼環(huán)繞音效)數字音頻格式。HDMI可望成為未來(lái)的視頻設備的標準接口?，F在，美國FCC強制規定：HDMI接口必須加在與高清電視有關(guān)的電子產(chǎn)品上，例如高清電視機、有線(xiàn)機頂盒、DVD播放機等，歐洲、日本和韓國很快也會(huì )有類(lèi)似的要求。

　　HDMI規范標準

　　HDMI的主要技術(shù)基礎是DVI-HDTV，HDMI所增加的功能便是數字音頻信號的傳輸，并且，在音頻設備之間實(shí)現了基本控制數據的傳輸。為了增強其作為消費類(lèi)影音產(chǎn)品接口的競爭力，HDMI采用了更小的接頭，強化了對數字式高清晰度色差分量(Y/Cb/Cr)格式的支持，其性能以遠遠超過(guò)了IEA/CEA-861B標準所作為的規定。

　　HDMI的音頻處理能力足可滿(mǎn)足未來(lái)的需要，并且做到向后兼容，不僅可以傳輸我們已經(jīng)熟知并且喜愛(ài)的杜比數碼和DTS等經(jīng)過(guò)壓縮的多聲道數字音頻信號，也可以傳輸未經(jīng)壓縮的數字音頻信號。在后一種情況下，HDMI所支持的聲道數達8個(gè)之多，量化精度可達24位，采樣頻率高達192千赫。這些性能指標在進(jìn)行高清晰度視頻節目傳送時(shí)也都可以同時(shí)達到。HDMI是利用數字視頻信號的逆程消隱期間進(jìn)行音頻數據傳輸的，因此不會(huì )占用可用視頻傳輸帶寬，而且，完全向后兼容于：未將音頻傳輸考慮在內的早期DVI產(chǎn)品。

　　HDMI高清接口專(zhuān)用保護器件ULC0524P

　　HDMI高清接口保護器件ULC0524P,適用于藍光DVD,高清播放器,平板電腦,高清機頂盒等設備高清接口保護.

　　HDMI接口的ESD保護電路及解決方案ULC0524P，具有低電容和高保護能力，適合于高清晰多媒體接口HDMI和數字視頻接口DVI產(chǎn)品。ULC0524P是瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)二極管陣列，具有IEC標準靜電放電(ESD)、快速放電(EFT)和電纜放電事件(CDE)保護功能，從而可保護敏感器件，可用于保護最多四個(gè)高速數據線(xiàn)和一個(gè)電源線(xiàn)(Vcc)。

　　HDMI接口的ESD保護電路及解決方案

　　ULC0524P是瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)二極管陣列，具有IEC標準靜電放電(ESD)、快速放電(EFT)和電纜放電事件(CDE)保護功能，從而可保護敏感器件，可用于保護最多四個(gè)高速數據線(xiàn)和一個(gè)電源線(xiàn)(Vcc)。

　　ULC0524P屬于低電容保護器件系列，它采用一種專(zhuān)有工藝技術(shù)，頻率高于2GHz時(shí)，零信號衰減的數據線(xiàn)路電容為0.3pF。該器件所提供的ESD保護可達IEC61000-4-2±15kV(空氣)和±8kV(接觸)及IEC61000-4-5(閃電)5A(8/20us)，EFT保護可達IEC61000-4-440A(5/50ns)。