PCB设计注意事项 - 全面解析HDMI技术在汽车设计中的应用

　　封闭系统可以交流耦合，以提供电池短路（STB）和接地短路（STG）保护。虽然这一点在当前HDMI规范中没有说明，但它提供了常见汽车应用问题的巧妙解决方案。如果HDMI电缆出现了故障情况，发生电池短路或接地短路，HDMI接收器和发送器IC应该不会受到损坏。在HDMI接口中使用的信号电平是3.3V和5V，因此汽车电池正端（12V）短路通常会损坏HDMI接收器和发送器。如果HDMI接口交流耦合，则HDMI Rx和Tx之间的共模电压不会损坏IC。此外，还需要一个过压保护电路来保护HDMI DDC线路，因为这些线路不能交流耦合。图2显示如何实施STB和STG保护的高电平示例。HDMI Tx和HDMI Rx交流耦合电路设计为成对使用。

　　

　　图2：HDMI的STB和STG保护CCT框图

　　PCB设计注意事项

　　在为HDMI TMDS线路添加STB保护电路时，我们面临的一个很大难题是不能影响线路性能或其匹配阻抗。为了满足兼容性要求，建议让STB保护电路尽可能接近HDMI TMDS走线。这样可以最大程度减小走线之外的分支线长度，并降低由于分支线而产生反射的可能性。

　　如何在HDMI TX上实施交流耦合？

　　图3显示在HDMI Tx TMDS线路上实施交流耦合可以使用的一种电路。交流耦合电容提供STB和STG隔离，并且应当在TMDS频率下视为短路。必须能耐受18V直流电压。由于汽车电池的输出通常为12V，交流发电机输出约为14.5V，因此STB测试通常使用18V电压，以提供一些安全裕量。

　　HDMI Tx切换电流源，需要为3.3V电压提供上拉电阻。这里显示了100 Ω上拉电阻的作用。TMDS线路差分对的每条线路必须具有50Ω的交流阻抗。此处未显示该阻抗，但在下游HDMI Rx有第二个50Ω串联内部上拉电阻。将100Ω上拉电阻与两个50Ω电阻（相互串联）并联，总阻抗为50Ω。

　　RCLAMP0524PA TVS（瞬变电压抑制器）器件提供ESD保护。RCLAMP0524PA的引脚间电容仅为0.3pF。这一特点使得它能够在工作频率超过3GHz的电路上使用，而不产生信号衰减。它能够针对+/-15Kv气隙放电和+/-8Kv接触放电提供ESD保护。