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Wi-Fi 6E 路由器产品的ESD/EOS防护方案
发布日期:2022-10-14 16:19:47
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。
Application | Part Number | Stand-off Voltage | Package | Capacitance | ESD Clamping Voltage at 16A | Ipp(8/20μs) |
Power of main chip | AZ6225-01F | 2.5V | DFN1006P2E | 62.5pF | 5V | 20A |
Power of main chip | AZ6118-01F | 1.8V | DFN1006P2X | 40pF | 4.5V | 15A |
USB3.0 | AZ1143-04F | 3.3V | DFN2510P10E | 0.45pF | 9V | 6A |
LAN 2.5/5G Line to GND | AZ1243-04F | 3.3V | DFN2510P10E | 0.5pF | 8.5V | 12A |
LAN 2.5/5G Line to Line | AZ5B0S-01F | 2V | DFN0603P2Y | 0.18pF | 5.5V | 7A |
表一、Wi-Fi6E路由器完整ESD/EOS防護方案