解析CM2021 - 02TR：HDMI接收器端口保护与接口设备的技术洞察

在当今数字化时代，HDMI接口已成为电子设备间传输高清音视频信号的标准配置。ON Semiconductor推出的CM2021 - 02TR HDMI接收器端口保护和接口设备，为下一代HDMI主机接口保护提供了卓越的解决方案。

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产品概述

CM2021 - 02TR专为下一代HDMI主机接口保护而设计，它将ESD保护、电平转换和反向驱动保护功能集成在一个38引脚的TSSOP封装中。这种集成化设计不仅节省了电路板空间，还简化了HDMI端口的设计流程。该产品与HDMI 1.3标准兼容，适用于PC、消费电子、显示器和数字电视等多种应用场景。

产品特性

1. 电气特性匹配

• 电容匹配：TMDS线对内的匹配电容仅为0.05 pF，确保了信号传输的稳定性和一致性。这对于高清信号的准确传输至关重要，能够有效减少信号失真和干扰。
• 电平转换与隔离：内置的电平转换/隔离电路，可实现不同电压域之间的信号转换，增强了设备的兼容性和稳定性。

2. 强大的ESD保护

• 该产品符合IEC61000 - 4 - 2标准的4级ESD保护要求，能够承受±8 kV的接触放电和±15 kV的空气放电。这意味着它可以为HDMI端口提供可靠的静电防护，防止因静电放电而损坏设备。

3. 简化的布局设计

• 匹配的0.5 mm走线间距（TSSOP封装），使得HDMI连接器的布局更加简单。这不仅降低了设计难度，还提高了电路板的布线效率。

4. 反向驱动保护

• 能够有效防止反向电流流入设备，保证设备在不同电源状态下的安全运行。当 powered 设备连接到 unpowered 设备时，CM2021 - 02TR可避免反向电流对设备造成损坏。例如，在DVD播放器与电视通过HDMI接口连接的场景中，若DVD播放器关闭而电视开启，该设备能防止反向电流流入DVD播放器的电源轨，避免对内部电路造成损害。

引脚说明

CM2021 - 02TR的引脚功能丰富多样，不同引脚承担着不同的任务。例如，TMDS信号引脚提供0.9 pF的ESD保护，CE_REMOTE、DDC和HOTPLUG相关引脚则具有特定的电平转换和ESD保护功能。在设计过程中，需要根据引脚的功能和特性进行合理的连接和布局。

Pins	Name	ESD Level	Description
4,35	TMDS D2+	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
6,33	TMDS D2-	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
7,32	TMDS D1+	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
9,30	TMDS D1-	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
10,29	TMDS DO+	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
12,27	TMDS DO-	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
13.26	TMDS_CK+	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
15,24	TMDS CK-	8 kV (Note 2)	TMDS 0.9 pF ESD Protection (Note 1)
16	CE REMOTE IN	2 kV (Note 3)	LV_SUPPLY Referenced Logic Level into ASIC
23	CE_REMOTE_OUT	8 kV(Note 2)	5V_SUPPLY Referenced Logic Level Out plus 3.5 pF ESD to Connector
17	DDC CLK_IN	2 kV (Note 3)	LV_SUPPLY Referenced Logic Level into ASIC
22	DDC_CLK_OUT	8 kV (Note 2)	5V_SUPPLY Referenced Logic Level Out plus 3.5 pF ESD to Connector
18	DDC_DAT_IN	2 kV (Note 3)	LV_SUPPLY Referenced Logic Level into ASIC
21	DDC_DAT_OUT	8 kV (Note 2)	5V_SUPPLY Referenced Logic Level Out plus 3.5 pF ESD to Connector
19	HOTPLUG DET IN	2 kV (Note 3)	LV_SUPPLY Referenced Logic Level into ASIC
20	HOTPLUG_DET_OUT	8 kV (Note 2)	5V_SUPPLY Referenced Logic Level Out plus 3.5 pF ESD to Connector
2	LV_SUPPLY	2 kV (Note 3)	Bias for CE/DDC / HOTPLUG Level Shifters
1	5V_SUPPLY	2 kV (Note 3)	Current Source for 5V_OUT
37	ESD_BYP	2 kV (Note 3)	This Pin may be Connected to a 0.1 F Ceramic Capacitor, but it is not necessary.
5,34,8, 31, 11, 28, 14,25	TMDS_GND	N/A	TMDS ESD and Parasitic GND Return (Note 4)
3,36	GND	N/A	Supply GND Reference
38	NC	N/A	No Connect

规格参数

1. 绝对最大额定值

• 电源电压（VCC5V、VCCLV）的最大值为6.0 V，任何通道输入的直流电压最大值也为6.0 V。存储温度范围为 - 65°C至 + 150°C。在设计过程中，必须确保设备的工作条件不超过这些额定值，以免损坏设备。

2. 推荐工作条件

• 5V_SUPPLY的工作电源电压范围为GND至5.5 V，典型值为5 V；LV_SUPPLY的偏置电源电压范围为1至5.5 V，典型值为3.3 V。工作温度范围为 - 40°C至85°C。

3. 电气工作特性

• 该产品的各项电气参数表现出色，如工作电源电流、偏置电源电流、关断状态泄漏电流等都在合理范围内。例如，在5V_SUPPLY为5.0 V时，工作电源电流的典型值为130 μA；在LV_SUPPLY为3.3 V时，偏置电源电流的典型值为5 μA。

应用信息

1. 典型应用电路

典型应用电路展示了CM2021 - 02TR与HDMI连接器和ASIC的连接方式。在设计时，需要注意差分TMDS对的设计应遵循100 Ω HDMI微带线的标准，单端TMDS走线应进行调谐以匹配芯片和连接器的寄生参数。

2. 布局注意事项

• TMDS走线：差分TMDS对应设计为标准的100 Ω HDMI微带线，单端TMDS走线在CM2021下方和CM2021与连接器之间应进行调谐，以匹配芯片和连接器的寄生参数。
• 电平转换信号：电平转换信号应使用弱上拉电阻偏置到所需的本地LV_SUPPLY。如果本地ASIC包含足够的上拉电阻，当CM2021的NFET关闭时能注册逻辑高电平，则无需外部上拉电阻。
• 芯片位置：应将CM2021尽可能靠近连接器放置，并且避免在TMDS线上进行任何丝印，以确保信号传输的质量。

3. 设计考虑因素

• 设备电源状态：在许多HDMI CTS测试中，需要对被测系统进行断电操作。CM2021的反向驱动隔离电路可将电流限制在小于10 μA，有助于确保测试合规性。
• EEPROM配置：EDID EEPROM可连接到CM2021的ASIC LV域或连接器5 V域。具体的电路连接和布局可参考MediaGuard EEPROM应用笔记。

总结

CM2021 - 02TR是一款功能强大的HDMI接收器端口保护和接口设备，它集成了多种保护功能，能够为HDMI端口提供可靠的防护。在设计过程中，工程师需要充分了解其特性、引脚功能、规格参数和应用注意事项，以确保设备的性能和稳定性。你在使用CM2021 - 02TR的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。