AMAIZINGIC晶焱科技:Wi-Fi 6E 路由器产品的ESD/EOS防护方案

news2024/9/22 11:37:53

AMAIZINGIC晶焱科技:Wi-Fi 6E 路由器产品的ESD/EOS防护方案

随着无线网路的发展,IEEE协会于2020年提出了最新的Wi-Fi 6E,此版本为Wi-Fi 6的延伸版本,除了Wi-Fi 6原先支援的2.4GHz及5GHz的频段外,新增了6GHz的频段,主要是因为目前使用在2.4GHz及5GHz频段的产品相当多,经常出现通讯干扰及频段拥塞的问题,因此Wi-Fi 6E 期望透过新增的6GHz频段来解决此问题,且Wi-Fi 6E支援七个160MHz频宽的频道,能同时在更高的速度下执行更多传输。在传输速度上,也将最大传输速度从过往的Wi-Fi 5 6.9Gbps提升到了9.6Gbps,能够使我们在未来使用无线网路观看高解析度的4K影片及玩游戏时更加流畅。 

       随着Wi-Fi版本的提升与更新,路由器产品的效能也需要一同升级。路由器上通常拥有LAN、USB及Wi-Fi天线等介面, LAN的传输速度也从过往的1Gbps 升级到2.5G/5Gbps。 

        由于路由器有可能摆放于户外环境,较容易遇到EOS能量干扰,因此产品研发工程师在进行电路设计时,务必挑选具有ESD/EOS耐受能力的TVS防护元件,否则当外部EOS能量干扰到系统时,路由器系统就有机会遭到破坏,尤以LAN PHY最有机会发生。由于半导体制程越来越先进,高速2.5G/5Gbps LAN PHY耐受ESD/EOS的能力远不如1Gbps LAN PHY,因此设计产品时在PHY side加上具备ESD/EOS防护效果的防护元件已成为趋势。后续将介绍Wi-Fi 6E路由器相关的ESD/EOS 保护方案。 

        在LAN 的防护上有分成线对线及线对地的防护,可参考图一。

 

图一、LAN port线对线及线对地TVS摆放建议线路

       在2.5G/5Gbps LAN线对地的防护元件,建议使用AZ1243-04F,此为4通道的TVS array,其I/O对地的寄生电容值为0.5 pF (Typ.),单体ESD耐受能力可达到Contact ±25kV/Air ±27kV。对于系统ESD保护效果影响最大的参数是ESD clamping voltage(钳制电压),在ESD=8kV时钳制电压仅有8.5V。   

       2.5G/5Gbps LAN线对线的防护元件则建议使用AZ5B0S-01F,元件的寄生电容值仅有0.18pF(Typ.),带有IEC61000-4-5 Lightning 7A(8/20μs)的Ipp耐受能力。在Ipp(8/20μs)为7A时,TVS的Surge clamping voltage 钳制电压为4V。 

       路由器系统在进行ESD测试时,如LAN PHY电源对于ESD较为敏感,有可能造成系统当机,此时可以摆放TVS于LAN PHY电源端加强ESD的防护。通常LAN PHY的电压都为低压的1.8/2.5V居多,晶焱科技也有推出相对应的ESD/EOS防护方案可以选用,可参考表一。 

       随着Wi-Fi应用越来越广泛,建议于产品设计初期就须将TVS元件考量至线路中,除可避免后续ESD/EOS测试不通过的问题,更能够减少未来在市场端因突波破坏而造成的产品返修问题。

ApplicationPart NumberStand-off VoltagePackageCapacitanceESD Clamping Voltage at 16AIpp(8/20μs)
Power of main chipAZ6225-01F2.5VDFN1006P2E62.5pF5V20A
Power of main chipAZ6118-01F1.8VDFN1006P2X40pF4.5V15A
USB3.0AZ1143-04F3.3VDFN2510P10E0.45pF9V6A
LAN 2.5/5G Line to GNDAZ1243-04F3.3VDFN2510P10E0.5pF8.5V12A
LAN 2.5/5G Line to LineAZ5B0S-01F2VDFN0603P2Y0.18pF5.5V7A

表一、Wi-Fi6E路由器完整ESD/EOS防護方案

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