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LVDS静电放电防护方案

方案简介

LVDS是一种低压差分信号技术，该技术通过一对差分信号线（或平衡电缆）以极低的电压摆幅（约350mV）进行数据的传输，采用LVDS接口，可以使得信号在差分线或平衡电缆上以几百Mbps的速率传输，由于采用低压和低电流驱动方式，实现了低噪声、低串扰、低误码率和低功耗，LVDS在对信号完整性、低抖动及共模特性要求较高的系统中得到了越来越广泛的应用，常见于各电子设备的液晶显示屏中。

LVDS 接口拥有较高的数据传输速率，数据/图像传输率为 650Mbps 至 1.3Gbps。由于接口试图在保持高速的同时传输内容，因此选择线对线电容低的 ESD 保护器件对于确保信号完整性至关重要。普通的防护方案会对数据的传输造成一定影响。此方案高速差分信号部分采用集成低压四通道保护、超低容值、低漏电、低残压的ESD静电二极管防护器件，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防护。

LVDS工作原理

LVDS技术的基本工作原理是通过一个恒流源（通常约为3.5mA）驱动一对差分信号线。在接收端，由于接收器本身具有高直流输入阻抗（几乎不会消耗电流），因此几乎全部的驱动电流都流经100Ω的终端匹配电阻，并在接收器输入端产生约350mV的电压。当驱动状态反转时，流经电阻的电流方向改变，从而在接收端产生一个有效的“0”或“1”逻辑状态。

典型的LVDS发送芯片分为四通道、五通道和十通道几种，输入信号来自主控芯片，包含RGB数据信号、时钟信号和控制信号三大类。发送芯片将以并行方式输入的TTL电平RGB数据信号转换成串行信号后，直接送往液晶面板侧的接收芯片。LVDS发送芯片的输出是低摆幅差分对信号，一般包含一个通道的时钟信号和几个通道的串行数据信号。由于LVDS发送芯片是以差分信号的形式进行输出，因此，输出信号为两条线，分别输出正负信号。

应用示例

我们为LVDS接口提供了两种电气特性相似的ESD防护器件，专为保护差分线路而设计，其型号分别为SEUC10F5V4U和SEUC06F5V2U。器件的流通式封装设计简化了 PCB 布局，减少布线过程中的不连续性，促进了信号完整性和系统稳定性的提升。

SEUC10F5V4U为集成式十引脚ESD保护器件，结电容为0.6pF，钳位电压为12V，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，可在 ±17kV（空气）和 ±12kV（接触）下提供瞬变保护,可同时保护LVDS接口的两对数据传输高速信号差分线免受ESD静电放电干扰。

SEUC06F5V2U为集成式六引脚ESD保护器件，结电容为0.6pF，钳位电压为12V，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，可在 ±17kV（空气）和 ±12kV（接触）下提供瞬变保护,可保护LVDS接口的一对时钟信号差分线免受ESD静电放电干扰。

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)

Package

SEUC10F5V4U

Uni.

5

4.5

12

0.6

DFN2510-10L

SEUC06F5V2U

Uni.

5

4.5

12

0.6

DFN1610-6L

电气特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

Parameters

Symbol

conditions

Min.

Typ.

Max.

Unit

Reverse stand-off voltage

VRWM

 

 

 

5.0

V

Reverse Breakdown Voltage

VBR

IT= 1mA

6.0

 

 

V

Reverse Leakage Current

IR

VRWM=5V

 

 

1.0

uA

Peak Pulse Current

IPP

TP=8/20us@25℃

 

 

4.5

A

Clamping Voltage

VCL

IPP=1A; TP=8/20us

 

9.0

11.0

V

Clamping Voltage

VCL

IPP=4.5A; TP=8/20us

 

12.0

15.0

V

Junction capacitance

CJ

I/O pins to ground;

VR=0V; f = 1MHz

 

0.6

 

pF

Between I/O pins;

 

0.3

 

VR=0V; f = 1MHz

表1 SEUC10F5V4U电气特性表

Parameter

Symbol

Conditions

Min.

Typ.

Max.

Units

Reverse Stand-off Voltage

VRWM

 

 

 

5

V

Reverse Breakdown Voltage

VBR

IT=1mA

6

 

9.5

V

Reverse Leakage Current

IR

VRWM=5V

 

 

1.0

uA

Clamping Voltage

VC

IPP=1A; tp=8/20us

 

8.5

10.0

V

Clamping Voltage

VC

IPP=4.5A; tp=8/20us

 

12.0

15.0

V

Junction Capacitance

CJ

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

 

0.6

0.8

pF

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

 

0.3

0.4

pF

表2 SEUC06F5V2U电气特性表

总结与结论

LVDS接口不仅常用于消费电子类产品的显示器中，还广泛应用于汽车中的视频显示系统，所以保证其可靠性和稳定性极为关键。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，为各种高速接口及通信线路提供值得信赖的保护器件。以上解决方案是保护LVDS接口的优选之策，确保设备能够高效、可靠地运行。