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VGA静电放电防护方案

方案简介

VGA(Video Graphics Array)即视频图形阵列，具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点，亦称为D-Sub接口，在彩色显示器领域得到了广泛的应用，如笔记本、投影仪、LCD液晶显示屏等。VGA接口主要用于连接计算机与显示设备。当计算机内部以数字形式生成的图像信息需要展现时，这些信息首先会在显卡内的D/A（数字到模拟）转换器中被转换为模拟的R、G、B三原色信号，并附加行、场同步信号，随后通过VGA接口传输至显示设备。

VGA接口需要经常性热插拔，很容易受到ESD静电放电的威胁和破坏。如何避免因频繁的插拔电缆所造成的ESD管损害，同时不影响数据传输，让产品稳定可靠的运行，成为我们迫切需要解决的问题。常规的静电防护器件可能会影响数据的传输，造成图像失真等现象。本文分别选用了分立和集成的两种ESD静电保护器件方案，在不影响数据传输的前提下满足IEC61000-4-2 Level 4静电放电防护需求，让后端的电路得到有效全面的防护。

引脚配置

引脚

名称

功能

引脚

名称

功能

1

RED

红色分量信号

9

KEY/PWR

电源(+5V)

2

GREEN

绿色分量信号

10

GND

地线

3

BLUE

蓝色分量信号

11

ID0/RES

保留

4

ID2/RES

保留

12

ID1/SDA

串行数据信号

5

GND

地线

13

H SYNC

水平同步（行同步）

6

RED_RTN

红色分量地线

14

V SYNC

水平同步（场同步）

7

GREEN_RTN

绿色分量地线

15

ID3/SCL

串行时钟信号

8

BLUE_RTN

蓝色分量地线

 

 

 

 

应用示例

我们分别选用了分立和集成的两种ESD静电保护器件方案，客户可以根据VGA接口的实际情况选择合适的器件。

方案一：

该方案采用的是一款分立的ESD保护器件SELC2F5V1BT，可防止各引脚受静电放电的干扰，该器件封装尺寸小，漏电流低，响应速度快，且符合IEC 61000-4-2 (ESD) Level 4 规范，在 ±25kV（空气）和 ±22kV（接触）下提供瞬变保护。

方案二：

     该方案采用的是一款集成多路六引脚ESD防护器件SEUC236T5V4UC，SOT-23-6L小封装、响应速度快、钳位电压低、低结电容，保护VGA接口免遭ESD静电放电破坏的同时，确保传输数据的稳定性和完整性。符合IEC 61000-4-2 (ESD) Level 4 规范，在 ±25kV（空气）和 ±25kV（接触）下提供瞬变保护。

型号参数

规格型号

方向

工作电压(V)

IPP(A)

钳位电压(V)

结电容(pF)

封装

SELC2F5V1BT

Bi.

5

4.5

22

0.3

DFN1006-2L

SEUC236T5V4UC

Uni.

5

15

22

1.5

SOT-23-6L

电气特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

Parameter

Symbol

Conditions

Min.

Typ.

Max.

Units

Reverse Stand-off Voltage

VRWM

 

 

 

5

V

Reverse Breakdown Voltage

VBR

IT=1mA

6.5

 

 

V

Reverse Leakage Current

IR

VRWM=5V

 

 

1

uA

Clamping Voltage

VC

IPP=1A; tp=8/20us

 

12

 

V

Clamping Voltage

VC

IPP=4.5A; tp=8/20us

 

22

 

V

Junction Capacitance

CJ

VR=0V; f=1MHz

 

0.3

 

pF

表1 SELC2F5V1BT电气特性表

 

Parameter

Symbol

Conditions

Min.

Typ.

Max.

Units

Reverse Stand-off Voltage

VRWM

 

 

 

5.0

V

Reverse Breakdown Voltage

VBR

IT=1mA

6.0.

 

 

V

Reverse Leakage Current

IR

VRWM=5V

 

 

10

uA

Clamping Voltage

VC

IPP=1A; tp=8/20us

 

10.0

12.0

V

Clamping Voltage

VC

IPP=15A; tp=8/20us

 

22.0

25.0

V

Junction Capacitance

CJ

I/O to GND; VR=0V; f=1MHz

 

1.5

2.0

pF

Between I/O; VR=0V; f=1MHz

 

0.75

1.0

pF

表2 SEUC236T5V4UC电气特性表

总结与结论

尽管随着技术的不断进步和新型接口的普及，VGA接口在日常生活中的重要性正在逐渐降低，但在在一些特殊行业或领域（如工业自动化、监控系统等），可能仍然存在大量使用VGA接口的老旧设备。保护VGA接口免受ESD静电损害是保持系统稳定运行的关键环节。

ELECSUPER SEMI研发各种低电容低钳位电压的ESD保护器件，可按照客户需求性能与封装提供定制化开发服务，为各种接口提供值得信赖的保护器件。以上解决方案是保护VGA接口的优选之策，确保影像的正常显示。