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技术方案
面板产品应用的EOS最佳解決方案
发布时间：2024-05-30 09:55:59
面板产品应用的EOS最佳解決方案
近年来随着各个显示屏模组厂商在针对静电放电(ESD) 防护方案愈加完善，较少出现产品在测试时或者生产中、后期出现ESD事件导致显示屏损伤的情况，而是产品受EOS损伤的情况却屡屡发生。EOS事件带来的破坏往往是永久性的物理损伤，比如导致T-CON或Driver IC等芯片的I/O-GND短路，甚至短路后长时间通电出现的过热，会导致内部芯片或者模组本身被烧毁，从而出现严重的客诉问题。
一、EOS产生原因及测试标准
EOS的产生原因有很多，不只是产品在生产制造、测试中会出现，产品在用户日常使用中也会频繁出现，比如常见的带电拔插操作、开关电源瞬间切换、雷击磁场干扰等都会带有EOS耦合到产品。而显示屏模组作为产品的一个组件，EOS的来源更多的是来自主机板端或者测试设备的耦合干扰。当然，在生产制造中带电测试也是EOS来源之一，比如测试中员工带电拔插connector，以及插错转接板等情况。
在针对EOS测试模拟中，业界最为广泛使用的标准为IEC 61000-4-5 雷击(lightning)、浪涌(surge)模拟测试。在显示屏模组产品中，由于EOS事件产生原因不涉及到雷击直接干扰，所以客户要求均是以低压浪涌模拟测试。测试波形常见为电压波形1.2/50μs和电流波形8/20μs，测试设备等效输出阻抗最常见为2Ω，即测试设备输出10V浪涌电压，理论最大脉冲电流为5A。但是在IEC 61000-4-5测试标准文件中，只有针对实验测试设备及环境的设定规范，并没有给出具体统一的测试标准电压，所以厂商会根据不同的产品型号及应用场景制定相应的浪涌测试等级。在众多的厂商测试规范中，晶焱总结了针对显示屏模组常见的测试标准如下：
1. 适用于高速信号通信线路常见的浪涌电压测试标准为11V ~ 25V (8/20μs by 2Ω)，常见的测试接口有LVDS、V-by-one(VBO)、MIPI、eDP以及Touch SPI / I2C。
2. 适用于电源线路的测试常见的浪涌电压测试标准为15V ~ 40V (8/20μs by 2Ω)，常见的测试电源信号有DVDD、VDD1V8、VDDIO、VCI、VCC、ELVSS/ELVDD、AVDD、VSP/VSN、VGH/VGL等，但是由于模组产品的多样性，部分产品电源线路测试等级可能更高，比如部分TV or monitor产品会要求测试90V for TCON or Driver IC 3.3V VCC/VDD power line。
当然模组厂商们肯定不会仅仅停留在完成现有的基础测试等级，大部分厂商会在通过客户要求的测试标准后，不断加高测试电压直至模组相应线路失效，以此记录下线路最大浪涌电压耐受值供内部参考，用于对比不同IC型号及TVS保护方案的差异，以及不断完善EOS测试标准。
二、EOS防护方案推荐
在选择TVS方案时，可以根据TVS产品的IPP电流值大�。丛す兰扑鉚VS本身能够抵抗住浪涌电压的最大等级，以8/20μs by 2Ω设备输出波形来计算，TVS最大浪涌保护电压即Vsurge = IPP*2Ω+Vc_surge，其中Vc_surge为浪涌测试钳位电压值，该值越低，TVS越能防止后端IC先于浪涌电压击穿，即TVS保护效果越好。
晶焱科技针对显示屏模组产品有着丰富的TVS保护方案供选择，常见的保护方案如下：
1． 针对信号传输线路保护方案，主要选择TVS产品的电容值参数不能太高，同样IPP电流值要足够大。常见方案为DFN2510封装产品AZ1013-04F和AZ1213-04F 或者SOT23-6封装产品AZ1513-04S for LVDS port；DFN2510封装产品AZ1243-04F for V-by-one(VBO)、MIPI、eDP以及DFN1006封装产品AZ5515-02F for Touch SPI / I2C。
| Part No. | Application | Package | Cap. (pF Typ.) |
VRWM (V) |
VC_ESD (V) @8kV |
VC_SURGE (V) @5A |
IPP (A) |
| AZ1013-04F | LVDS | DFN2510P10E | 2 | 3.3 | 7.8 | 5.2 | 15 |
| AZ1213-04F | LVDS | DFN2510P10E | 2.1 | 3.3 | 6.5 | 5.2 | 20 |
| AZ1513-04S | LVDS | SOT23-6L | 2 | 3.3 | 7.5 | 5.8 | 30 |
| AZ1243-04F | VBO/MIP/eDP | DFN2510P10E | 0.5 | 3.3 | 8.5 | 6.5 | 7.5 |
| AZ5515-02F | I2C/SP | DFN1006P3x | 0.8 | 5 | 10 | 7 | 11 |
表1. TVS保护方案参数表(信号线路)
2． 针对电源线路保护方案，主要是选择合适的IPP电流值以及较低的钳位电压值的产品。由于电源线路较多且电压值大小不等，晶焱科技针对不同工作电压开发了一系列的产品以满足客户多样的选择。中、大型尺寸显示屏常见的如TV、monitor、notebook以及tablet等产品模组， TVS方案主要是DFN1610(0603)封装为主；而针对如smart watch，mobile phone等产品的小尺寸显示屏模组，TVS方案主要是以DFN1006(0402)小封装或者CSP0603(0201)超小封装为主。
| Part No | Application | Package | VRWM (V) | VC_ESD(V) @8kV | VC_Surge (V) @5A | IPP (A) |
| AZ6112-01F | 1.2V Power | DFN1006P2E | 1.2 | 5 | 3.5 | 12 |
| AZ6118-01F | 1.8V Power | DFN1006P2X | 1.8 | 4.5 | 4.2 | 15 |
| AZ6518-01F | 1.8V Power | DFN1610P2E | 1.8 | 3.6 | 3.0 | 65 |
| AZ6A25-01B | 2.5V Power | CSP0603P2Y | 2.5 | 4.5 | 4.0 | 16 |
| AZ6225-01F | 2.5V Power | DFN1006P2E | 2.5 | 5 | 4 | 20 |
| AZ6425-01F | 2.5V Power | DFN1610P2E | 2.5 | 4 | 3 | 80 |
| AZ5A03-01M | 3.3V Power | MCSP0603P2YS | 3.3 | 4.5 | 4.5 | 36 |
| AZ5883-01F | 3.3V Power | DFN1006P2E | 3.3 | 5 | 4.5 | 42 |
| AZ3103-01F | 3.3V Power | DFN1610P2E | 3.3 | 4.8 | 5.3 | 80 |
| AZ5A15-01M | 5V Power | MCSP0603P2YS | 5 | 6.5 | 6.5 | 25 |
| AZ5815-01F | 5V Power | DFN1006P2E | 5.5 | 6 | 5.5 | 40 |
| AZ3105-01F | 5V Power | DFN1610P2E | 5 | 6 | 6.4 | 80 |
| AZ4A07-01B | 7V Power | CSP0603P2Y | 7 | 13.5 | 11 | 7 |
| AZ4107-01F | 7V Power | DFN1006P2X | 7 | 10 | 9.2 | 12 |
| AZ4507-01F | 7V Power | DFN1610P2E | 7 | 10 | 8.5 | 100 |
| AZ4308-01M | 8V Power | MCSP1006P2YS | 7.9 | 8.8 | 8.2 | 35 |
| AZ4510-01F | 10V Power | DFN1610P2E | 10 | 13 | 12.5 | 80 |
| AZ4512-01F | 12V Power | DFN1610P2E | 12 | 15 | 14.5 | 38 |
| AZ4514-01F | 14V Power | DFN1610P2E | 14 | 18 | 17.5 | 32 |
| AZ4516-01F | 16V Power | DFN1610P2E | 16 | 20.5 | 21 | 60 |
| AZ4520-01F | 20V Power | DFN1610P2E | 20 | 25.5 | 25.5 | 24 |
| AZ4524-01F | 24V Power | DFN1610P2E | 24 | 30 | 30 | 50 |
| AZ4528-01F | 28V Power | DFN1610P2E | 28 | 34.5 | 35 | 45 |
| AZ4536-01F | 36V Power | DFN1610P2E | 36 | 44 | 45 | 14 |
表2. TVS保护方案参数表(电源线路)
为了维护和提升品牌的口碑和价值，不断提高产品的EOS保护等级和完善EOS防护设计是大势所趋，也是厂商提高产品竞争力不可或缺的能力，晶焱可利用丰富的ESD和EOS防护经验达成现在及未来的设计目标，也避免主芯片随着制程工艺演进越来越脆弱的问题，助力每个客户创造更加完美的产品。
