機頂盒常見接口的ESD保護設計
發布時間:2013-07-18 來源:TE 責任編輯:eliane
【導讀】隨著機頂盒技術的發展,如今的機頂盒在數據支持上能完成諸多高清,交互,多模,多格式的解碼。而在接口方麵,一般都能夠支持 USB、HDMI、以太網接口、硬盤接口等,但是也帶來了諸多對不同接口保護的要求。本文將針對機頂盒上常見的接口進行相應的電路保護設計。
機頂盒(Set Top Box, 簡稱 STB),是shi一yi個ge連lian接jie電dian視shi機ji與yu外wai部bu信xin號hao源yuan的de設she備bei。它ta可ke以yi將jiang壓ya縮suo的de數shu字zi信xin號hao轉zhuan成cheng電dian視shi內nei容rong,並bing在zai電dian視shi機ji上shang顯xian示shi出chu來lai。從cong最zui初chu隻zhi是shi接jie收shou數shu字zi電dian視shi信xin號hao的de簡jian單dan功gong能neng機ji頂ding盒he到dao如ru今jin功gong能neng繁fan多duo的de各ge種zhong機ji頂ding盒he高gao清qing播bo放fang器qi,隨sui著zhe機ji頂ding盒he技ji術shu的de發fa展zhan,如ru今jin的de機ji頂ding盒he在zai數shu據ju支zhi持chi上shang能neng完wan成cheng諸zhu多duo高gao清qing,交jiao互hu,多duo模mo,多duo格ge式shi的de解jie碼ma。而er在zai接jie口kou方fang麵mian,為wei獲huo得de更geng多duo的de數shu據ju來lai源yuan,設she備bei普pu遍bian也ye能neng夠gou提ti供gong許xu多duo種zhong類lei的de選xuan擇ze,一yi般ban都dou能neng夠gou支zhi持chi USB、HDMI、以太網接口、硬盤接口等。
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USB 接口保護設計
無論是 USB2.0 還是目前逐漸普及的 USB3.0,USB 接口是我們最常見並且使用最廣泛的數據接口。在便捷的使用過程中,我們也會經常遇到一些故障狀態,其中比較常見的就是由於 USB 從設備短路故障而導致的 USB 主設備的損傷,使用PolySwitch PPTC(正溫度係數熱敏電阻)器件是一個高性價比的防護方案,在短路故障狀態下,PPTC 器件能夠快速的動作從低阻態轉為高阻態,從而限製電流保護 USB 的設備。另一種 USB 常見的故障是由靜電噪音帶來的,在熱插拔的過程中,靜電的影響非常的明顯,為減少靜電給電路帶來的影響,我們可以使用 SESD (矽基 ESD 保護器件),SESD 器件電容低、鉗位電壓低、ESD 抵抗能量高、封裝尺寸小,是 USB 接口靜電防護的理想選擇。下圖 1 是在 USB 端口上使用 PPTC 器件與 SESD 器件保護的典型應用。

圖1:USB2.0 典型保護方案
HDMI 也是如今非常流行的一種多媒體信號接口,類似於 USB 的接口,HDMI接口在使用過程中也容易受到短路過流,靜電等各種故障狀態,同樣我們可以使用 PPTC 器件與 SESD 器件來保護接口免受故障的侵擾。如圖 2,在 HDMI 端口的電源線上使用 PPTC 進行過流保護,在其他的信號線上使用多通道的 SESD 防護靜電。

圖2:HDMI 典型保護方案
許多機頂盒設備會有直流電源輸入端口,需要使用 AC/DC 適(shi)配(pei)器(qi)供(gong)電(dian),而(er)我(wo)們(men)的(de)生(sheng)活(huo)中(zhong)有(you)太(tai)多(duo)的(de)設(she)備(bei)需(xu)要(yao)類(lei)似(si)的(de)適(shi)配(pei)器(qi)供(gong)電(dian),不(bu)同(tong)的(de)適(shi)配(pei)器(qi)可(ke)能(neng)有(you)不(bu)同(tong)的(de)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya),功(gong)率(lv),甚(shen)至(zhi)於(yu)電(dian)源(yuan)的(de)正(zheng)負(fu)極(ji)性(xing),適(shi)配(pei)器(qi)的(de)錯(cuo)誤(wu)使(shi)用(yong)會(hui)給(gei)設(she)備(bei)帶(dai)來(lai)嚴(yan)重(zhong)的(de)損(sun)壞(huai),另(ling)外(wai)在(zai)適(shi)配(pei)器(qi)插(cha)拔(ba)過(guo)程(cheng)中(zhong)形(xing)成(cheng)的(de)尖(jian)峰(feng)噪(zao)音(yin)也(ye)會(hui)給(gei)負(fu)載(zai)電(dian)路(lu)帶(dai)來(lai)傷(shang)害(hai)。對(dui)於(yu)類(lei)似(si)電(dian)源(yuan)口(kou)的(de)保(bao)護(hu),TE 電路保護部的 PolyZen 係列器件,作為一種表麵貼裝的獨立器件,能夠同時完成過壓,過流,電源誤接,電源逆接等多方位的保護。PolyZen 器件集成了一個可供選擇齊納電壓 (Vz) 的精密齊納二極管,以及一個 PolySwitch 聚合物正溫度係數 (PPTC) 器(qi)件(jian),小(xiao)體(ti)積(ji)的(de)設(she)計(ji)使(shi)其(qi)十(shi)分(fen)適(shi)用(yong)於(yu)空(kong)間(jian)狹(xia)小(xiao)的(de)薄(bo)型(xing)緊(jin)湊(cou)型(xing)環(huan)境(jing),在(zai)故(gu)障(zhang)狀(zhuang)態(tai)時(shi),精(jing)密(mi)齊(qi)納(na)二(er)極(ji)管(guan)能(neng)快(kuai)速(su)有(you)效(xiao)的(de)鉗(qian)位(wei)電(dian)壓(ya)並(bing)分(fen)流(liu)故(gu)障(zhang)電(dian)流(liu),而(er) PolySwitch PPTC 組件則可以繼而快速的關斷過大的電流,從而幫助保護齊納二極管和下遊電子組件。下圖3描述了 PolyZen 產品在直流輸入端口保護的典型應用。

圖3:PolyZen 保護直流輸入端口典型應用
對於機頂盒設備上的 RJ45 端口,同樣考慮到因為頻繁插拔時由於靜電而導致的設備損害,在端口也可以增加上 SESD 器件來保護靜電幹擾。圖4分別展示了在 10/100baseT 及 1G Ethernet 上使用 SESD 器件進行保護的應用。

圖4:使用 SESD 保護以太網口
xDSL端口的保護設計
對於機頂盒上的 xDSL 端口,可以考慮使用氣體放電管 (GDT) 器件與 PPTC 器件組合的電路來保護設備。GDT 器件可以在電路的一級保護中使用,在雷擊保護中可以起到暫態的過電流和限製過電壓的作用,而 PPTC 器件可以在電力線碰觸保護中,對過流故障起到很好的保護作用。圖5電路是使用 PPTC 與GDT 器件進行雷擊及電力線碰觸保護的典型應用。

圖5:xDSL 電路保護方案
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應用於電視,機頂盒和電信的電路保護
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