工业电脑 2.5Gbps网口ESD/EOS 防护方案

工业电脑(Industrial PC)相对于一般消费型电脑来说，架构上大致相同，CPU大都以X86(Intel以及AMD)为主。不过，因为工业电脑主要讲求的是稳定性、相容性以及扩充性，因此在I/O端口的传输速度提升需求上会比消费型电脑来得缓慢。但因工业电脑所处的环境可能较一般消费型电脑恶劣(例如:工厂，铁道，船舶…等)，所以会更加重视系统本身的可靠度、寿命、抗外在干扰能力。由于设计时会特别注意I/O端口ESD/Surge的保护，将更不容易因ESD/Surge而导致I/O端口故障。

在最近IPC主晶片的参考设计上，Ethernet端口的传输速度已由1Gbps升级至2.5Gbps，各工业电脑大厂在研发新项目时，也开始以Ethernet 2.5Gbps作为标准设计，在测试ESD或是Surge时，相对也较常因2.5Gbps晶片对ESD/Surge较为敏感而遇到测试无法通过的问题，本文将介绍Ethernet 2.5Gbps的ESD/Surge完整防护对策。 

Ethernet 2.5Gbps 主要是由四组Differential Pairs讯号所组成，一组Differential Pair讯号传输速度约625Mbps，故ESD/Surge保护元件的电容值也相对的不能太高，以避免因此导致讯号异常。进行Ethernet Surge测试时有Common mode(线对地)以及Differential mode(线对线)两种模式，对于Common mode ESD/Surge测试模式而言，推荐使用四通道的TVS Array防护元件，建议的方案为DFN2510P10E封装的AZ1213-04F。因其封装特色的关系，在PCB layout时可采用顺线直拉的方式，在设计上极其方便。 AZ1213-04F 讯号对地的寄生电容为2.1pF(Typ.)，可抗受IEC61000-4-5 Surge(8/20μs) 20A的能量。在Surge(8/20μs) 20A时的Surge clamping voltage约为7.5V，而ESD Clamping voltage 在16A(ESD=8kV)时约为6.5V 。请参考图1. AZ1213-04F的Surge clamping voltage 及TLP I-V特性曲线。