Application Guide RF & Protection Devices Part 4 – Protection [ www.infineon.com / rfandprotectiondevices ] Edition 2011-12-15 Published by Infineon Technologies AG 81726 Munich, Germany © 2012 Infineon Technologies AG All Rights Reserved. Legal Disclaimer The information given in this document shall in no event be regarded as a guarantee of conditions or characteristics. With respect to any examples or hints given herein, any typical values stated herein and/or any information regarding the application of the device, Infineon Technologies hereby disclaims any and all warranties and liabilities of any kind, including without limitation, warranties of non-infringement of intellectual property rights of any third party. Information For further information on technology, delivery terms and conditions and prices, please contact the nearest Infineon Technologies Office (www.infineon.com). Warnings Due to technical requirements, components may contain dangerous substances. For information on the types in question, please contact the nearest Infineon Technologies Office. Infineon Technologies components may be used in life-support devices or systems only with the express written approval of Infineon Technologies, if a failure of such components can reasonably be expected to cause the failure of that life-support device or system or to affect the safety or effectiveness of that device or system. Life support devices or systems are intended to be implanted in the human body or to support and/or maintain and sustain and/or protect human life. If they fail, it is reasonable to assume that the health of the user or other persons may be endangered. RF and Protection Devices Application Guide Infineon Technologies A Leading Company in RF and Protection Devices インフィニオンテクノロジーズはエネルギー効率、モビリティ、セキュリティという現代社会が抱える 3 つの大きな課題に 注力しており、産業用・民生用エレクトロニクス、車載用エレクトロニクス、チップカード、セキュリティ・アプリケーシ ョン向けに半導体およびシステム・ソリューションを提供しています。 インフィニオンの製品は、アナログおよびミクストシグナル、RF、パワー、さらには組み込み制御における高い信頼性と 卓越した品質、革新的な最先端技術で傑出しています。 インフィニオンは優れたテクノロジーと設計ノウハウを有し、注力分野でマーケットリーダーとなっています。30 年以上 にわたり多数のアプリケーション向けに RF 製品を開発してきた経験を持ち、高性能かつコストパフォーマンスに優れた製 品で常に市場をリードしています。インフィニオンテクノロジーズの豊富な製品ポートフォリオについての詳細は、弊社ホ ームページ www.infineon.com をご覧ください。 インフィニオンの RF／保護デバイス部門（RPD：RF and Protection Device）は、トランジスタやダイオードなどの標準的 な RF 用ディスクリート部品の供給事業から、特定用途向け MMIC やシリコンマイク、ESD 保護部品といった革新性・独 自性の高い最先端製品からなる先進的なポートフォリオへと、年月を経て進化してきました。貴社のアプリケーションに対 応した最新の RF／保護製品に関する詳細は、弊社ホームページ www.infineon.com/rfandprotectiondevices をご覧ください。 インフィニオンのアプリケーションガイドは 4 部のパンフレットで構成されており、設計するシステムに適したデバイスを 効率よく見つけられる、主として技術者向けの使いやすい資料として作成されました。このアプリケーションガイドは、最 新のアプリケーションやトレンドを盛り込むために頻繁に更新されます。4 部のパンフレットはそれぞれ、下記のとおり、 当社が対応している一つの市場分野を対象としています。 1. Application Guide for Mobile Communication: www.infineon.com/rpd_appguide_mobile 2. Application Guide for Consumer Applications: www.infineon.com/rpd_appguide_consumer 3. Application Guide for Industrial Applications: www.infineon.com/rpd_appguide_industrial 4. Application Guide for Protection: www.infineon.com/rpd_appguide_protection インフィニオンでは、世界各地にいるアプリケーション・エキスパートによって、当社のデバイスを使ったシステム設計を サポートできる体勢を整えています。インフィニオンのインフィニオンのリージョナル・オフィスもしくは地域のインフィ ニオン・ワールドワイド・ディストリビューション・パートナーにお問い合わせいただければ、必要なサポートを受けるこ とができます。 Kind Regards Dr. Heinrich Heiss Dipl.-Ing. Alexander Glas Director Technical Marketing & Application Engineering RPD Group Leader Technical Marketing & Application Engineering, Protection, RPD 3 RF and Protection Devices Application Guide for Protection INDEX I n fi n eon T ech no l og i es .............................................................................................................................. 3 1 Infineon’s ESD and ESD/EMI Protection Devices ........................................................................ 5 2 2.1 2.2 ESD Protection is the Key Success Factor for Reliable Products .............................................. 8 Device Level ESD and System Level ESD – Two Sides of a Coin.................................................... 8 General Design Rules to Minimize Residual ESD Stress ................................................................. 9 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 High Speed Data Interface Protection ........................................................................................ 12 ESD Protection for USB 3.0 .......................................................................................................... 15 ESD Protection for USB 2.0 .......................................................................................................... 16 ESD Protection for Dual Port USB 2.0 ........................................................................................... 17 Serial ATA, e-SATA Generation 1 (1.5 Gbit/s), 2 (3 Gbit/s), 3 (6 Gbit/s) ......................................... 18 ESD Protection for HDMI 1.3a & 1.4 .............................................................................................. 19 ESD Protection for DisplayPort & DVI & MHL ................................................................................ 20 ESD Protection for High-Speed Digital Interface Switching ............................................................ 21 ESD and Transient Protection for VDSL, ADSL & Other Broadband Applications........................... 23 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 General Purpose Interface Protection ........................................................................................ 24 ESD Protection for Low Data Rate Interfaces ................................................................................ 26 ESD Protection for Dual Channel General Purpose e.g. AV I/F Interfaces...................................... 27 ESD Protection for Near Field Communication (NFC) .................................................................... 28 Reverse Polarity Protection (RPP) Circuit ...................................................................................... 29 Reverse Polarity Protection for USB Charger ................................................................................ 30 Rectifier Circuit with Schottky Diodes ............................................................................................ 31 Clipping and Clamping .................................................................................................................. 32 5 5.1 5.2 5.3 ESD / Surge Protection ............................................................................................................... 33 ESD Requirements: ...................................................................................................................... 34 Surge Requirements: .................................................................................................................... 34 ESD Surge Protection for Gigabit Ethernet .................................................................................... 37 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 Interface Protection with Integrated ESD/EMI Devices.............................................................. 38 ESD/EMI Protection for Differential Mode Microphone Interface – BGF113.................................... 40 ESD/EMI Protection for SIM Card Interface – BGF106c................................................................. 41 ESD/EMI Protection for 6-Pin SIM Card Interface – BGF125 ......................................................... 42 ESD/EMI Protection for 8-Pin SIM Card Interface – BGF124 ......................................................... 43 ESD/EMI Protection for Flash Memory: MicroSD/MiniSD/SD Card – BGF117 ................................ 44 ESD/EMI Protection for High-Speed MMC-Card (4 data lines) – BGF104c .................................... 45 ESD/EMI Protection for LCD/Camera Interface - BGF108c / BGF109c .......................................... 46 Abbreviations................................................................................................................................................. 47 Alphanumerical List of Symbols ................................................................................................................... 48 Package Information...................................................................................................................................... 49 Support Material ............................................................................................................................................ 50 4 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 1 Infineon’s ESD and ESD/EMI Protection Devices 今日のエレクトロニクス分野では、高速化、小型化、スマート化が新しい優れたアプリケーションを可能にし、 収益性の源泉となります。より小さいスペースに、いっそう高速な機能を詰め込む競争が、小型化ロードマッ プを加速させています。しかしながら、半導体チップの小型化とドーピングレベルの上昇とが相まって、半導 体チップの薄膜ゲート酸化物層と PN 接合幅が劇的に縮小しました。これに回路数の増加が加わり、半導体チ ップはますます ESD の影響を受けやすくなっています。 その結果起こる電子機器の障害は、ハードウェアの故障や機器の一時的な誤動作という形ですぐに認識される か、あるいは潜在的な破損という形をとって、機器のライフサイクルの先になるまで認識されません。ハード ウェアの故障は最も気づきやすく、通常、故障したデバイスの交換が必要になります。最善のケースであれば、 機器の出荷前に障害が検出され、障害のある機器が顧客のもとに届くことはありません。機器の一時的な誤動 作や潜在的な破損につながる障害は、珍しくありませんが、検出や追跡はきわめて困難です。一時的な誤動作 は、顧客から報告されずに終わったとしても、顧客は機器の再起動やリセットを何度も繰り返すため、顧客に 悪い印象を与えます。最終的に使用中におけるハードウェアの故障や信頼性を欠く機器の動作につながる潜在 的な破損は、最悪の印象を与え、その機器を供給したメーカーに対する顧客の信頼を低下させかねません。 ESD による障害が原因で交換や修理を伴う製品回収を行うことになれば、機器自体の費用よりも数倍高い費用 負担をメーカーないしはユーザ、もしくは双方が強いられる恐れがあります。 Figure 1 Integrated circuit before ESD strike Integrated circuit after ESD strike 通常、優れたシステム設計には、ESD による破損のリスクを最小限に抑えるためのシールド・シャーシの実装 が含まれています。それでもなお、ESD パルスは、シールド・シャーシを回避する経路を簡単に見つけ、脆弱 な IC や ASIC の内部に侵入できるため、デバイスの信頼性に対する永続的な脅威となります。外部環境にさら されるコネクタやアンテナはすべて、エンドユーザが発生させる ESD や、さらには部品の物理的な動きに伴っ て機器自体から発生する ESD の侵入口となる可能性があります。IC や ASIC の微細化が徹底的に推し進められ たため、もはや十分な ESD 保護構造をデバイスの基板上に搭載することは現実的とは言えなくなりました。そ の結果、安定動作を確保し、信頼性を最大限に高めるためには、外部保護デバイスによって ESD や過渡電流か ら機器を保護する以外に方法がなくなりました。 5 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 最も効果的かつ経済性に優れたシステム・レベルの保護は、設計サイクルの早期段階で要件を検討することで 実現できます。ESD は入念な検討を必要とする、普遍性の高い通常の動作条件となりました。さらにこのトピ ックを掘り下げてみましょう。 Infineon’s Value Proposition インフィニオンの保護ソリューションは、IEC61000-4-2 レベル 4 の要件を上回る最高レベルの保護を提供する ことでシステム・レベルの ESD 耐性を向上します。具体的な特長は下記のとおりです。 優れた ESD 反復パルス吸収能力。 どんなに影響を受けやすい電子機器でも保護する安全で安定した制限電圧。 高速信号品質要件に完全適合した保護デバイス。 スペースに制約のあるアプリケーションに使用しやすい、先進の小型パッケージに搭載された単体デバ イス。 ボードの省スペース化と部品数の削減を実現するアレイ・ソリューション。 クロストークや、信号品質への寄生的な影響を最小限に抑えた、プリント基板のレイアウトが簡単にで きるフロースルー・パッケージ・ピンアウト。 リーク電流がきわめて小さく、バッテリー動作時間をいっそう向上。 ESD ダイオード製品ポートフォリオとそのアプリケーションについての詳細な情報は、弊社の ESD 保護製品 パンフレット（ESD Protection Brochure、www.infineon.com/tvs.brochure をご参照ください。また、保護デバ イスについての弊社ホームページ www.infineon.com/protection もご利用いただけます。 さらに、インフィニオンは、お客様の携帯電話を ESD パルスから保護できるよう、携帯電話アプリケーション 向けにさまざまな高性能タイプの ESD 保護用ディスクリート・デバイスを提供しています。以下に示すのは、 携帯電話に使用されている各種のインターフェイス向けにインフィニオンが提供している ESD 保護デバイスの 概要です。 6 RF and Protection Devices Application Guide for Protection Analog/Digital Interfaces RF Interfaces ESD5V3S1B ESD5V3L1B ESD8V0-series NFC ESD18VU1B ESD24VL1B TV/Audio LCD ESD5V3U-series ESD5V3L1B-series USB1.1/2.0 ESD5V3U-series USB3.0 ESD3V3U4ULC Camera ESD5V3U-series ESD5V3L1B-series ESD5V3U4U-HDMI ESD5V3U-series ESD5V3L1B-series SD Card MM Card I/O Data ESD8V0-series ESD5V3S1B-series ESD5V3L1B-series HDMI ESD5V3U4U-HDMI ESD5V3U-series Human Interfaces ESD8V0-series ESD5V3L1B-series ESD5V3L1U-02LRH SWP ESD3V3XU1US Keypad Figure 2 ESD0P2RF ESD0P1RF Mobile TV ESD0P2RF ESD0P1RF FM ESD0P2RF ESD0P1RF RPP Diode Power Supply USB Charger Overview of Infineon’s ESD Diodes for Interface Protection Headset Figure 3 e.g. mobile/ wireless/ portable devices, consumer & industrial units GPS BGF100/BGF200 BGF113 AV I/F BGF112 TV BGF111 LCD BGF108c/BGF109c SIM Card BGF106c BGF124/BGF125 µSD/SD Card BGF117 HSMM Card BGF104 Charger BGF119 HDMI BGF127/BGF128 Analog Baseband IC SIM Card Electronic Equipment ESD0P2RF ESD0P1RF WLAN Digital Baseband IC Headset Overview of Infineon’s Integrated ESD/EMI Devices for Interface Protection 7 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 2 ESD Protection is the Key Success Factor for Reliable Products 2.1 Device Level ESD and System Level ESD – Two Sides of a Coin システム・レベルの ESD 保護は IEC61000-4-2 に規定されています。一般的に IC や ASIC には必ず、製造工程 でのデバイス破損を防止するために一定レベルの ESD 保護が施されています。この ESD 保護は通常、HBM （人体モデル）仕様に基づいて設計されます。HBM に基づく ESD 耐性は、ESD が高度に管理され、最小限に 抑えられた工場の生産環境におけるデバイス処理やシステム組み立ての安全性確保に十分であるにすぎません。 生産ラインを離れた実使用環境では、機器はあらゆる場所で常時、ESD パルスの脅威にさらされることになり ます。工場の環境を離れても機器が破損を免れることができるためには、IEC61000-4-2 に準拠したシステム・ レベルの ESD 保護が必要です。最終的なシステム・レベルの保護ソリューションは、そのあらゆる側面が対象 アプリケーションの保護要件を充足できるように、システム・ネイティブな内蔵保護機能を、慎重に選定され た外部保護デバイスと組み合わせて考慮することで実現できます。 半導体デバイス・レベルの保護に適用されている HBM 耐性の現行工業規格値は 2kV です。一般的に、現在の 半導体デバイスに施されている保護は、ほぼ例外なく 2kV の HBM 保護が最高レベルです。これよりも高いレ ベルの保護が施されている半導体デバイスはほとんどありません。これを下回るレベルの保護しか施さずに生 産されるデバイスが増えており、保護レベルが 250V～350V 程度の場合すら見受けられます。IEC61000-4-2 に 規定されている 2kV のシステム・レベル ESD パルスは、2kV の HBM パルスと比べて 750％多いエネルギーを 被試験デバイス（DUT）に加えます。しかし、2kV のシステム・レベル ESD 耐性が十分、ないしは標準であっ た時代は終わりました。システム・レベル ESD 耐性の新しい要件は 8kV が一般的で、これは 2kV の HBM 規格 に比べて 12,000％の増加に相当します。システム・レベルの保護に関する将来の耐性規格は 15kV に達するこ とを示す兆候も尐なくありません。これは 2kV の HBM パルスに比べると、DUT に印加されるパルス破壊エネ ルギーが 41,000％増加します。 Residual ESD stress vs. ESD model 100 10 10 1 IEC_8kV IEC_2kV IEC_1kV 1000 100 diss_load Reference 1000 P 0ns factor 410 HBM_1kV Logarithmic scaling !!! 10000 10000 factor 120 IEC_15kV 400ns Ediss_load HBM_2kV Dissipated ESD Energy [nJ/Ohm] 100000 100000 E_HBM_1kV E_HBM_1kV E_HBM_2kV E_HBM_2kV E_IEC_1kV E_IEC_1kV E_IEC_2kV E_IEC_2kV E_IEC_8kV E_IEC_8kV E_IEC_15kV E_IEC_15kV factor 7.5 1 Figure 4 Residual ESD stress versus ESD model 8 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 静電気放電が起きる物理的背景は、ある種の物質が別の種類の物質と接触した際に電荷キャリアが分離する摩 擦耐電にあります。この電荷キャリアの分離は、私たちの日常生活でも起きています。いすに腰掛け、立ち上 がるという動作の過程だけでも、人体に 15kV の静電電圧が生じますし、さらにカーペットの上を歩けば 15kV の静電荷は簡単に 30kV に倍増します。特に冬は湿度が下がることから、静電気放電の問題は、静電気の大き さや発生頻度という点でいっそう悪化します。 ESD Protection – An Application Tailored Business 耐性や信号品質、実装面積、価格設定などの要件はアプリケーションごとに異なります。インフィニオンの最 先端の ESD 保護デバイス製品群をご利用になれば、どんなアプリケーションでも、要件に合わせて最適な ESD 保護ソリューションをカスタマイズすることができます。当社では、ESD パルスによるプリント基板や電 子部品への残留ストレスを最小限に抑えるために一定の原則を常に適用しています。 2.2 General Design Rules to Minimize Residual ESD Stress システム・レベルの ESD 保護を最大限確保するためには、システムの全体コンセプトから始め、インダストリ アルデザインからプリント基板のレイアウトにいたるまで、いくつかの基本的な考慮事項があります。考慮す べき最初のポイントはインダストリアルデザインです。もし可能であれば機器筐体は、金属が露出したコネク タや HID インターフェイスの周りに金属シールドを使用し、ESD パルスのシステム内部への侵入を防止しなく てはなりません。 プリント基板のレイアウトは、システム全体のシステム・レベルの ESD 性能に大きな影響を与えます。これが 次に考慮すべきポイントです。 第 1 に、保護デバイスは ESD の侵入口に可能なかぎり近い位置に取りつけます。たとえば、コネクタ や金属が露出しているアンテナ、その他の特定されている侵入口です。 第 2 に、外部信号の発生元となる配線パターンと、内部信号の配線パターンとの間隔を最大限確保する 必要があります。これは高電圧の ESD パルスが外部配線から内部配線へ飛び移るのを防止するためで す。内部配線から電流が流れ込む半導体にはほとんど保護が施されていないからです。 第 3 に、直列インダクタンスが ESD ダイオードと直列に入るのを回避することです。直列インダクタ ンスは付近の配線パターンと GND ビアホールによって生じる可能性があります。 たとえ 1nH 未満のインダクタンスであっても、残留ピーク・オーバーシュート電圧に目に見える形で影響しま す。このピーク電圧はわずか数ナノ秒しか継続しませんが、寄生直列インダクタンスによって継続時間が長く なると、RF 段の GaAs（ガリウムヒ素）デバイスや高速データ回路などのきわめてデリケートな部品に多大な ダメージを及ぼしかねません。一般的に入力キャパシタンスが非常に小さい高速データ回路では、直列インダ 9 RF and Protection Devices Application Guide for Protection クタンスが入ることで発生する残留オーバーシュートが、緩和されずにデバイス入力に入り込み、破壊的な影 響を及ぼします。 ESD strike Figure 5 PCB-Line Induced voltage dITVS/dt Dynamic TVS Diode clamping voltage TVS current Rdyn Bond wire TVS diode PCB-Line Residual ESD current PCB inductance Main ESD current PCB Layout with parasitic Inductance in series with the ESD Diode 簡単な例を使って、残留ピーク制限電圧の誘導成分のレベルを示すと、15kV の接触放電パルス（IEC61000-42 準拠）は約 55A のピーク電流を発生させます。寄生インダクタンス 1nH、ESD パルスの立ち上がり時間を 0.85ns（IEC61000-4-2 での定義は 10%/90%）と仮定すると、誘導性オーバーシュートは 50V 程度もしくはそ れ以上となります。 V 字型のレイアウトを用いて、ESD ダイオードを信号線に直接つなぐことで、寄生直列インダクタンスを大幅 に低減させることが可能です。GND ビアホールは、プリント基板のデザインルールが許す範囲で可能なかぎり、 ESD ダイオードのはんだパッドに近接して配置しなくてはなりません。 ESD strike PCB-Line TVS current Rdyn Induced voltage dITVS/dt Dynamic TVS Diode clamping voltage Bond wire TVS diode PCB-Line Figure 6 Residual ESD current PCB-Lines Main ESD current Optimized “V” Shaped Routing to Reduce Parasitic Series Inductance 10 RF and Protection Devices Application Guide for Protection V 字型のプリント基板配線の長さは、V 字型配線が ESD ダイオードと直列でなくなるため、クリティカルでは なくなります。プリント基板のインダクタンスは直列の V 字型配線と置き換わり、誘導電圧はボンドワイヤの みに限定されます。 11 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 3 High Speed Data Interface Protection FireWire、MIPI、SATA、DVI、DisplayPort、HDMI 1.3/1.4a、USB 2.0/3.0 といった高速データ・インターフェ イスは、現在の家電製品に広く使用されており、今後はこれに Thunderbolt も加わります。これらのインター フェイスは一般的に通常使用時に ESD にさらされます。データ伝送速度の高速化が続くなか（例：HDMI は差 動信号線 1 対あたり最大 3.4Gbps、USB 3.0 SuperSpeed は 5Gbps）、送受信回路の設計は、データレートの 高速化に対応すべく微細化が進んでいます。しかしそれにより、IC は大電流・高エネルギーの ESD という脅 威の影響を受けやすくなります。 IEC61000-4-2 レベル 4 によると、8kV の ESD 事象はピーク放電電流が最大 30A になり、IC はこれに耐えられ ません。この大きな放電電流に対応するためには、外部 ESD 保護デバイスが高速データ・インターフェイス上 に必要です。しかし、外部 ESD 保護デバイスに付随する寄生キャパシタンスが、インピーダンス不整合を招き、 信号品質に悪影響を与え、その結果、BER（ビット誤り率）が上昇する可能性があります。この影響はデータ リンクの速度に比例して大きくなります。 効果的な保護を実現するためには、ESD 耐性と低寄生容量の両方が高速インターフェイスに必要です。インフ ィニオンテクノロジーズは、最適なパフォーマンスに必要な信号品質を維持しながら、8kV の工業規格値を大 きく上回る有害な ESD エネルギーを吸収する能力を備えた、シングルラインおよびマルチラインのアレイ・ソ リューションでシリコンベースの ESD ダイオード製品群を提供しています。 有害な ESD エネルギーを吸収する能力を左右する要因の一つは、電源投入後の保護デバイスの動作抵抗です。 通常、デバイスの動作抵抗を下げると寄生容量が増えます。デバイスのオン抵抗を下げるためにダイサイズを 大きくすることになるからです。このような抵抗と静電容量の間のトレードオフは、もしメーカーがデバイス の動作抵抗を公表している場合には、ESD ダイオードのデータシートを比較すればすぐにわかります。インフ ィニオン独自の最先端保護技術は、信号品質へのインパクトを最小限に抑えながら大量の ESD エネルギーを吸 収できるという、最良のトレードオフを可能にします。インフィニオンの超小容量 ESD ダイオードは、高 ESD ストレス下で超低動作抵抗を実現しています。この低抵抗が有害な ESD パルスを高速データ・インター フェイス IC から遠ざけ、保護ダイオードへ誘導しますから、IC に伝わる ESD 電圧パルスは非常に低レベルに 効果的に制限され、IC へのダメージが回避されます。一般的に動作抵抗が低いほど保護対象 IC の制限電圧は 低くなります。 保護デバイスの動作抵抗を正確に測定する最良の手段は、TLP（Transmission Line Pulse）法です。TLP 法に よる測定方法は AN210 に詳述されています。たとえば、TLP 法によって ESD ダイオード ESD3V3U4ULC の 動作抵抗を測定すると、次の I-V 曲線に示すように、わずか 0.19Ωであることが求められます。AN210 には他 にも保護技術の比較例が掲載されています。 12 RF and Protection Devices Application Guide for Protection Figure 7 TLP measurement of ESD3V3U4ULC from I/O to GND 13 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 信号品質は、高速データ伝送において低 BER（ビット誤り率）を達成するうえでの最重要要因です。信号品質 の尺度はアイ・ダイアグラムを使って簡単に視覚化できます。寄生容量が高速データ・パスに導入されると必 ず、パスの信号品質は低下します。信号品質への影響を最小限に抑えるために、インフィニオンの ESD ダイオ ードは、典型値でわずか 0.4pF（対 GND）という超低寄生容量の設計となっています。 インフィニオンの ESD ダイオードを USB3.0 SuperSpeed リンクに使用した場合の効果を調べるために、 ESD3v3U4ULC をホスト側とクライアント側に使用して、データケーブル損失などの完全なシステム・シミュ レーションを実施しました。次のアイ・ダイアグラムに示すシミュレーション結果では、受信アイパターンの 開き具合を、ESD ダイオードなしの場合（赤色の等高線）と ESD ダイオードによる保護がある場合（青色の 等高線）で比較しています。インフィニオンの ESD ダイオードは超小容量であるため、アイ等高線はごくわず かに悪化するだけで、USB 3.0 仕様のマスクに対して非常に大きな安全余裕度が保たれます。 USB3.0 SS eye-pattern Spec. Mask (BER 10E-12) USB3.0 SS eye-contour statistic of 10E12 bits - without TVS diode - USB3.0 SS eye-contour statistic of 10E12 bits - with TVS diode - Inner eye opening statistic of ~10E6 bits Figure 8 Eye diagram w. and w/o. ESD3V3U4ULC located at host and device sides インフィニオンの拡大する ESD ダイオード製品ポートフォリオは、世界最小クラスのパッケージと、フロース ルー設計のアレイで提供され、どんなにスペースの制約が厳しいアプリケーションでも、信号品質への影響を 最小限に抑えながら高速データ・インターフェイスの保護が可能です。高速データリンクの差動ペアは各信号 パスの遅延が一致していて、インピーダンスの整合がとれている必要があり、他の信号パスとのクロストーク が回避されていなければなりません。これらの条件はインフィニオンのフロースルー・パッケージ採用保護ア レイを使って簡単に満たすことができます。差動データ・ペアはパッケージの一方の側へ入り、他方の側から 出ますから、各パスの遅延は同一に保たれ、プリント基板の複雑な配線レイアウトによる隣接信号のクロスト ークは最小限に抑えられます。 14 RF and Protection Devices Application Guide for Protection ESD Protection for USB 3.0 TX+ SuperSpeed Data IN TX+ TX- connector USB3.0: SS-Hub e.g. PC + RX+ RX- USB3.0: SS-Device e.g. storage RX+ TX+ RX- ESD diodes USB2.0 HUB HS/FS/LS TX+ D+ SuperSpeed Data IN + - TXRX- SuperSpeed Data OUT + - TX- USB3.0 cable SuperSpeed Link RX+ SuperSpeed Data OUT USB2.0 Device HS/FS/LS D+ + - USB2.0 Data OUT + RX D- TX- USB2.0 Data OUT RX+ RX- TX- USB2.0 Data IN TX+ + - connector 3.1 mated connector + RX - D- USB3.0 cable USB2.0 Link mated connector TX+ USB2.0 Data IN + - TX- ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD5V3U4U-HDMI high speed Vcc +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 4 TSLP-9-1 ESD5V3U1U high speed Vcc +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 1 TSLP-2-7 TSSLP-2-1 ESD5V3U2U high speed Vcc +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 2 TSLP-3-7 TSFP-3 +3.3 ±15 8@16 11@30 0.2 3 8.5 0.35 4 TSLP-9-1 +3.3 ±20 8@16 11@30 0.2 3 8.5 0.35 1 TSSLP-2-1 ESD3V3U4ULC ESD3V3XU1U high speed SuperSpeed high speed SuperSpeed ESD5V5U5ULC USB2.0-HS, Vcc +5.5 ±25 8.9@16 11.5@30 0.2 6 10 0.45 5 SC74 ESD5V3L1B USB2.0-FS, Vcc +5.3 ±20 +10/-13@±16 +12/-17@±30 0.2 0.35 ±2.5 ±10 5 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. 15 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 3.2 ESD Protection for USB 2.0 Host controller Device controller ESD diodes GND D+ D1+ Data IN / OUT D+ D1+ Data #1 IN / OUT D1- D1D- DVcc USB2.0 cable USB2.0 Host1 LS/FS/HS USB2.0 Device1 LS/FS/HS USB Connectors Vcc Vcc ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD5V3U1U high speed Vcc +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 1 TSLP-2-7 TSSLP-2-1 ESD5V3U2U high speed Vcc +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 2 TSLP-3-7 TSFP-3 ESD5V3L1B USB2.0-FS, Vcc +5.3 ±20 +10/-13@±16 +12/-17@±30 0.2 0.35 ±2.5 ±10 5 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. 16 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 3.3 ESD Protection for Dual Port USB 2.0 Host controller Device controller ESD diodes array GND D+ D1+ Data #1 IN / OUT D+ D1+ Data #1 IN / OUT D1- D1D- USB2.0 Connector Vcc USB2.0 Host2 LS/FS/HS DVcc USB2.0 Cable#1 USB2.0 Device1 LS/FS/HS Vcc USB2.0 Connector USB2.0 Host1 LS/FS/HS USB2.0 Device2 LS/FS/HS USB2.0 Cable#2 Vcc DD- D2- D2- Data #2 IN / OUT D2+ D+ Data #2 IN / OUT D2+ D+ GND ESD diodes array ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD5V3U1U high speed Vcc +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 1 TSLP-2-7 TSSLP-2-1 ESD5V3U2U high speed Vcc +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 2 TSLP-3-7 TSFP-3 ESD5V5U5ULC USB2.0-HS, Vcc +5.5 ±25 8.9@16 11.5@30 0.2 6 10 0.45 4 SC74 ESD5V3L1B USB2.0-FS, Vcc +5.3 ±20 +10/-13@±16 +12/-17@±30 0.2 0.35 ±2.5 ±10 5 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. Vcc D1+ D1- D1+ D1- D2+ D2- D2+ D2- Flow through layout proposal for ESD5V5U5ULC in SC74. “V-shape” routing implemented for the Vcc line 17 RF and Protection Devices Application Guide for Protection Serial ATA, e-SATA Generation 1 (1.5 Gbit/s), 2 (3 Gbit/s), 3 (6 Gbit/s) TX+ Data IN 3Gb/s, 6Gb/s A+ A+ RXA- connector TXSerial ATA Hub e.g. PC + RX+ RX- Data OUT 3Gb/s, 6Gb/s + - A- (e)Serial ATA cable B+ Data OUT 3Gb/s, 6Gb/s RX+ + - connector 3.4 Serial ATA-Device e.g. storage B+ TX+ + - TXB- Data IN 3Gb/s, 6Gb/s B- ESD diodes ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD0P2RF high speed bidirectional ±5.3 ±20 29@16 38@30 1 3 16 0.23 1 TSLP-2-7 TSSLP-2-1 ESD3V3XU1B on request high speed bidirectional ±3.3 ±20 15@16 23@30 0.4 3 - 0.2 1 TSLP-2-7 TSSLP-2-1 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. 18 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 3.5 ESD Protection for HDMI 1.3a & 1.4 +5V HDMI Type A Connector HDMI Source/Sink 1 TMDS Data2 2 3 High-Speed ESD protection 4 5 TMDS Data1 6 TMDS Channels 7 8 TMDS Data0 9 High-Speed ESD protection 10 11 TMDS Clock 12 CEC SCL ESD protection communication channel (Low-Speed) SDA 13 CEC Line 14 N.C. 15 DDC (I²C Bus) 16 Hot Plug Detect ESD protection supply Voltage Vcc 17 DDC/CEC GND 18 +5V 19 Hot Plug Detect ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD5V3U4U-HDMI high speed +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 4 TSLP-9-1 ESD5V3U1U high speed Vcc +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 1 TSLP-2-7 TSSLP-2-1 ESD5V3U2U high speed Vcc +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 2 TSLP-3-7 TSFP-3 ESD3V3U4ULC high speed +3.3 ±15 0.2 3 8.5 0.35 4 TSLP-9-1 ESD3V3XU1U high speed +3.3 ±15 0.2 3 8.5 0.35 1 TSSLP-2-1 ESD5V5U5ULC high speed <2.0Gbps +5.5 ±25 8@16 11@30 8@16 11@30 8.9@16 11.5@30 0.2 6 10 0.45 4 SC74 ESD5V3L1B Control lines Vcc +5.3 ±20 +10/-13@±16 +12/-17@±30 0.2 0.35 ±2.5 ±10 5 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. 11 skinny trace „L2" Clock- width_ST TMDS clock Clock shield 10 Clock+ 9 Data 0Data shield 0 7 Data 0+ 6 Data 1- 100 Ohm differential lines gap_ST width_diff100 Infineon ESD Diode 5 4 TMDS 1 Data shield 1 Data 1+ adjacent lane seperation to control alien x-talk gap_diff100 100 Ohm differential lines GND_via Data 2- 2 Data shield 2 1 Data 2+ TMDS 2 100 Ohm differential lines Keep the „gap_(lane vs. lane)“ high to minimize adjacent lane x-talk HDMI flow through layout recommendation for the TSLP-9-1 19 100 Ohm 3 TMDS 0 100 Ohm 8 100 Ohm differential lines 100 Ohm W_pad=0.25 mm Pitch: 0.5mm skinny trace „L1" 12 100 Ohm HDMI Receptacle type „A“ landing pads Notes: RF and Protection Devices Application Guide for Protection 3.6 ESD Protection for DisplayPort & DVI & MHL +3.3V DisplayPort Connector Display Port Source/(Sink) 1 ML_Lane 0/(3) 2 3 High-Speed ESD protection 4 5 6 ML_Lane 1/(2) ML_Lanes 0...3 TMDS Channels 7 8 ML_Lane 2/(1) 9 High-Speed ESD protection 10 11 ML_Lane 3/(0) 12 Config1 13 Config1 Config2 14 Config2 AUX_pos Communication channel (Low-Speed) ESD protection AUX_neg Hot Plug Detect ESD protection supply Voltage Vcc 15 AUX_pos 16 GND 17 AUX_neg 18 Hot Plug Detect 19 Return DP_PWR 20 Power +3.3V ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD5V3U4U-HDMI high speed +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 4 TSLP-9-1 ESD5V3U1U high speed Vcc +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 1 TSLP-2-7 TSSLP-2-1 ESD5V3U2U high speed Vcc +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 2 TSLP-3-7 TSFP-3 ESD3V3U4ULC high speed +3.3 ±15 0.2 3 8.5 0.35 4 TSLP-9-1 ESD3V3XU1U high speed +3.3 ±15 0.2 3 8.5 0.35 1 TSSLP-2-1 ESD5V5U5ULC high speed <2.0Gbps +5.5 ±25 8@16 11@30 8@16 11@30 8.9@16 11.5@30 0.2 6 10 0.45 4 SC74 ESD5V3L1B Control lines Vcc +5.3 ±20 +10/-13@±16 +12/-17@±30 0.2 0.35 ±2.5 ±10 5 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. 20 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 3.7 ESD Protection for High-Speed Digital Interface Switching 携帯電話に搭載される外部とのインターフェイスの数が増えるにつれ、世代が新しくなるごとに、スペースの 制約はますます克服困難な障害となっています。複数の機能間でのポート共用はインターフェイス・コネクタ 数を減らすために不可欠になりました。下のブロック図に USB と MHL のポート共用の例を示します。この組 み合わせのポート共用が、共通の Micro USB AB ポートを DPDT スイッチと併用して実現されています。 インフィニオンは、携帯電話の高速デジタル・インターフェイス・スイッチング用の SPDT および DPDT スイ ッチの実装を行うための各種ソリューションとパッケージ・オプションを提供しています。USB/MHL ポート 共用アプリケーション向けには、DPDT デバイスの BGS22W を使用することで最高の集積度と最小の消費電力 を兼ね備えたソリューションを実現できます。このデバイスについての資料は、お近くの弊社営業担当者にご 請求ください。また、SPDT デバイスの BGS12A とその派生製品もこのアプリケーションで集積オプションと して使用できます。ディスクリート実装向けには、PIN ダイオード BAR90 が各種パッケージ・オプションで利 用可能です。前記の ESD5V3U1U は、Micro USB AB コネクタ・ポートのスイッチング機能の保護に格好のオ プションです。 詳細については、弊社ホームページ www.infineon.com/rfswitches もしくは www.infineon.com/pindiodes をご参 照ください。あるいは、インフィニオンのリージョナル・オフィス 、もしくは地域のインフィニオン・ワール ドワイド・ディストリビューション・パートナーにお問い合わせいただければ、必要なデザインイン・サポー USB PHY USB + USB DPDT Switch MHL + MHL/USB MHL - MHL PHY MICRO USB AB トを直接受けることができます。 RF PIN Diode Switches Product Application Note 1) BAR90-02LS BAR90-098LRH D 2) 2) 3) 4) rF [Ω] @IF [mA] rF [Ω] @IF [mA] CT [pF] @VR [V] τL [ns] Package 1.3 3.0 0.8 10.0 0.25 1.0 750 TSSLP-2-1 1.3 3.0 0.8 10.0 0.25 1.0 750 TSLP-4-7 1.3 3.0 0.8 10.0 0.25 1.0 750 TSSLP-8-1 1.3 3.0 0.8 10.0 0.25 1.0 750 TSLP-2-7 TR1054 BAR90-081LS BAR90-02LRH Notes: Q 1) D=Dual; T=Triple; Q=Quadruple; 2) at 100 MHz; 3) at 1 MHz; 4) Switching time between the forward bias of IF = 10 mA and reverse bias of IR = 6 or 3 mA; 5) Please visit our website http://www.infineon.com/pindiodes for alternative devices. 21 RF and Protection Devices Application Guide for Protection High-Speed CMOS Switches Product Application Note BGS12A BGS12AL7-4 AN175 BGS12AL7-6 BGS22W Notes: On Request 1) 2) 3) 4) 5) Supply [V] Vctrl [V] IL [dB] Isolation [dB] P-0.1dB [dBm] BW [GHz] Package 2.4…2.8 1.4…2.8 0.3/0.6 34/27 > 21 - FWLP-6-1 2.4…2.8 1.4…2.8 0.4/0.5 32/25 > 21 - TSLP-7-4 2.4…2.8 1.4…2.8 0.4/0.5 32/25 > 21 - TSLP-7-6 2.8…4.7 1.5…Vdd 0.26/0.33 > 26 / > 20 > 30 4.5 TSNP-14 1) Digital Control Voltage; 2) IL = Insertion Loss at 1.0/ 2.0 GHz; 4) 0.1dB compression point; 5) measured at 1dB IL. 6) Please visit our website http://www.infineon.com/rfswitches for alternative devices. 22 3) Isolation at 1.0/ 2.0 GHz; RF and Protection Devices Application Guide for Protection 3.8 ESD and Transient Protection for VDSL, ADSL & Other Broadband Applications Vcc 4 Primary Protection DSL Line Driver TIP 3 2 1 DSL 70 RING ESD Diodes Notes: 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package DSL70 Broadband +50 ±15 2.7@16 4.0@30 0.1 27 6 2.5 2 SOT143 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. 23 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 4 General Purpose Interface Protection インフィニオンの汎用 ESD ダイオードは、現行規格を遙かに上回る高ピーク過渡電流に対応できるだけでなく、 反復パルスを受けた後でも保護特性をそのまま維持できるように設計されています。これらのデバイスは、キ ーパッドやボタン、タッチスクリーン、オーディオ配線に一般的に使用されている低速の HID データに対する ESD／過渡電流保護にとりわけ適しています。これらの同じデバイスは、機器中心部への ESD の侵入口となる 電源配線やバッテリー配線に対する効果的で低コストの保護を可能にします。通常はフィールド修理担当者し か触れることのないバッテリー配線でも、修理時やアップグレード時に機器を安全に保てるように保護される 場合が尐なくありません。 マイクロホンやスピーカー、ヘッドセットといった携帯電話のオーディオ・インターフェイスは、通常使用時 に著しく ESD 環境にさらされます。下のオーディオ回路図に示すように、ESD パルスはオーディオ・ヘッド セットに捕らえられ、そこから敏感なシステム部品に伝わります。また、ESD パルスはオーディオジャックを 介して電話機に直接入り込むこともあります。現在の携帯電話機に使われているオーディオアンプは出力イン ピーダンスが低いため、格別厄介な課題が生じます。アンプへのダメージを防止するための ESD 保護ソリュー ションにきわめて低い制限電圧が要求されるからです。このため、低動作抵抗が堅牢な保護を実現するための 要件の一つとなります。また、至近距離にある RF アンプからも、また別の課題が生じます。オーディオ回路 に入り込んでオーディオ品質に影響を及ぼしかねない、RF 出力段のオーディオ周波数整流を防ぐためには、こ の課題の克服が必要です。 Audio_out single ended -Vcc +Vcc Figure 9 Charge Pump Low loss EMI ferrite beat ESD-strike Headset cable ESD-strike Headset Ear-phone Audio Amp. Time ESD Diode Audio_in Voltage +Vcc NO-DC_offset Headset con. e.g. 3.5mm jack Application Example for typical ear-stick driver stage 堅牢な ESD 保護を EMI 抑制と組み合わせるべく、インフィニオンテクノロジーズはシリコンベースの ESD ダ イオードを、オーディオ・インターフェイス向けにカスタマイズされた各種パッケージで提供しています。こ れらの ESD ダイオードは、動作抵抗が非常に低いため制限電圧が非常に低く、電圧に影響を受けやすいオーデ ィオ・ドライバ IC などの部品の保護に適しています。インフィニオンの保護技術はまた、その性質上、超小リ ーク電流がきわめて小さいため、たとえ保護ポイントが多くても、バッテリー動作機器の動作時間やスタンバ 24 RF and Protection Devices Application Guide for Protection イ時間を向上させます。これらの要因と、世界最小クラスのシングルライン・パッケージおよびマルチライ ン・フロースルー・アレイ・ソリューションにより、プリント基板のレイアウトは簡素化され、信頼性の高い 抜群の製品パフォーマンスが実現します。 25 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 4.1 ESD Protection for Low Data Rate Interfaces キーパッドやボタン、トラックボール、キーボードなどとのインターフェイスとしてポータブル機器やモバイ ル端末に搭載されている低データレート・インターフェイスは、ESD パルスの無視できない侵入口です。これ らの回路は一般的に DC5V 未満で動作します。ESD5V3L1B はこれらのインターフェイスに対してシンプルで 効果的な ESD 保護を提供します。ESD8V0R1B と ESD5V0S5US もこれらのアプリケーションで効果的です。 1.0x0.6x0.4mm 1.0x0.6x0.39mm 0.6x0.3x0.3mm Keypad * 7 4 1 0 8 5 2 # 9 6 3 R1 R2 R3 C1 C2 C3 C4 ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD8V0R1B General purpose +14/-8 ±18 +28/-27@±16 +35/-35@±30 0.5/0.6 ±1 +23/ -17 4 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 ESD5V3L1B General purpose ±5.3 ±20 +10/-13@±16 +12/-17@±30 0.2 0.35 ±2.5 ±10 5 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 ESD5V0S5US General purpose +5.0 ±30 10@16 14@±30 0.25 10 10.5 70 5 SOT363 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. Flow Through Layout Recommendation for ESD5V0S5US in SOT363 26 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 4.2 ESD Protection for Dual Channel General Purpose e.g. AV I/F Interfaces +Vcc Audio out single ended Audio Amp. Audio_in right ESD strike ESD strike Headset cable ESD Diode -Vcc +Vcc Headset Ear-phone right Charge Pump Low loss Headset con. EMI e.g. 3.5 mm Ferrite jack beat +Vcc Audio_in left Charge Pump Headset Ear-phone left -Vcc Audio Amp. ESD Diode Headset cable ESD strike ESD strike Audio out single ended +Vcc ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD5V3L1B General purpose +5.3 ±20 +10/-13@±16 +12/-17@±30 0.2 0.35 ±2.5 ±10 5 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 ESD8V0R1B General purpose +14/-8 ±18 +28/-27@±16 +35/-35@±30 0.5/0.6 ±1 +23/ -17 4 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. 27 RF and Protection Devices Application Guide for Protection ESD Protection for Near Field Communication (NFC) ESD Diode EMI-LP filter Tx+ GND antenna matching loop antenna Base band Tx+ Rx Security Controller RF = 13.56 MHz Vsignal vs. |GND| < 18 Vp NFC Transceiver IC 4.3 SIM SWP Main PCB / Top shell Application 1: single-ended antenna EMI-LP filter Tx+ TxGND antenna matching loop antenna Base band Rx Security Controller ESD Diode NFC Transceiver IC RF = 13.56 MHz Vsignal vs. |GND| < 18 Vp +Vsignal vs. –Vsignal < 36V SIM SWP Main PCB / Top shell Application 2: differential antenna ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD18VU1B on request NFC ±18.5 ±15 26@16 35@30 0.6 2 10 0.6 1 TSSLP-2-1 TSLP-2-17 ESD24VL1B NFC / charger protection ±24 ±20 55@16 72@30 1.3 1 40 2 1 TSSLP-2-1 TSLP-2-17 ESD3V3XU1U SWP interface +3.3 ±15 8@16 11@30 0.2 3 8.5 0.35 1 TSSLP-2-1 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. 28 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 4.4 Reverse Polarity Protection (RPP) Circuit DC +Vs GND +Vs/ GND GND +Vs DC GND/ +Vs RPP Diodes RPP Diode +Vs GND DC protected circuit DC protected circuit Prevents damage to the circuit System works with reverse polarity AF Schottky Diodes for RPP 2) Application Note CT [pF] @VR [V] VF [mV] @IF [mA] VF [mV] @IF [mA] IR [μA] @VR [V] Package BAS3005A-02V - 10 5 260 10 450 500 < 300 30 SC79 BAS3005A-02LRH - 10 5 260 10 450 500 15 5 TSLP-2-17 BAS3010A-03W - 28 5 220 10 450 1000 < 200 30 SOD323 BAS3010S-02LRH - 10 5 340 100 570 1000 30 10 TSLP-2-17 BAS3020B - 30 5 350 1000 530 2000 40 30 SOT363 BAS4002S-02LRH - 7 5 330 10 470 200 0.5 5 TSLP-2-17 Product Notes: 1) 1) D=Dual; T=Triple; Q=Quadruple; 2) at 1 MHz; 3) Please visit our website http://www.infineon.com/schottkydiodes for alternative devices. AF Schottky Diodes for advanced RPP (system works also with reverse polarity) 2) Application Note CT [pF] @VR [V] VF [mV] @IF [mA] VF [mV] @IF [mA] IR [μA] @VR [V] Package BAS4002A-RPP Q - 2.2 5 390 10 550 100 <2 30 SOT143 BAS3007A-RPP Q - 10 5 350 100 550 700 < 100 24 SOT143 Product Notes: 1) 1) D=Dual; T=Triple; Q=Quadruple; 2) at 1 MHz; 3) Please visit our website http://www.infineon.com/schottkydiodes for alternative devices. 29 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 4.5 Reverse Polarity Protection for USB Charger RPP Diode DC Adapter USB Charger IC USB Power ICHG SYSTEM + MOSFET Battery MOSFET AF Schottky Diodes for RPP 2) Application Note CT [pF] @VR [V] VF [mV] @IF [mA] VF [mV] @IF [mA] IR [μA] @VR [V] Package BAS4002A-02LRH - 7 5 330 10 470 200 0.5 5 TSLP-2-17 BAS3005A-02LRH - 10 5 260 10 450 500 15 5 TSLP-2-17 BAS3010S-02LRH - 10 5 340 100 570 1000 30 10 TSLP-2-17 Product Notes: 1) 1) D=Dual; T=Triple; Q=Quadruple; 2) at 1 MHz; 3) Please visit our website http://www.infineon.com/schottkydiodes for alternative devices. 30 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 4.6 Rectifier Circuit with Schottky Diodes Bridge Rectifier AC Power Supply IC DC EMI/EMC filter AF Schottky Diodes for Rectifier Circuit 2) 3) Application Note VR,max [V] IF,max [mA] VBR [V] IR [μA] @VR [V] VF [V] @IF [mA] τrr [ns] Package D - 50 140 50 < 0.2 50 < 1.3 100 < 6.0 SOT143 BAS4002A-RPP D - 40 200 40 < 10 40 < 0.62 <2 - SOT143 BAS3007A-RPP D - 30 350 30 < 350 30 < 0.4 < 100 - SOT143 Product BGX50A Notes: 1) 1) D=Dual; T=Triple; Q=Quadruple; 2) Reverse voltage in maximum ratings; 3) Please visit our website http://www.infineon.com/schottkydiodes for alternative devices. 31 3) Forward current in maximum ratings; RF and Protection Devices Application Guide for Protection 4.7 Clipping and Clamping Vs After Filtering Digital spikes Discrete spike filter RF Schottky Diodes for Clipping and Clamping Product 1) Application Note 2) CT [pF] @VR [V] VF [mV] @IF [mA] VF [mV] @IF [mA] IR [μA] @VR [V] Package BAT54 series - < 10 1 < 320 1 < 800 100 <2 25 SOT23 SOT323 TSLP-2-7 SC79 BAT64 series - 4 1 320 1 570 100 <2 25 SOT23 SOT323 SCD80 8 SOT23 SOT323 SOT343 SOT363 40 SOT23 SOT143 SOT323 SOT343 TSLP-2-1 70 SOT23 SOT143 SOT323 SOT343 SOT363 SCD80 TSLP-2-1 BAT68 series BAS40 series BAS70 series Notes: - - - 0.7 3 1,5 0 0 0 318 1 310 1 375 1 1) D=Dual; T=Triple; Q=Quadruple; 2) at 1 MHz; 3) Please visit our website http://www.infineon.com/schottkydiodes for alternative devices. 32 390 720 705 10 40 10 < 10 < 10 < 10 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 5 ESD / Surge Protection サージや過渡電圧からの半導体 IC の保護は、交流主電源が関係するシステムではきわめてクリティカルです。 このようなシステムの一例としてイーサネットが挙げられます。イーサネットはバックボーンから直接、サー バへ、さらにデスクトップにつながるネットワーク通信に最も使用されているシステムです。イーサネットは 10Mbps のデータレートから 1000Mbps のギガビット・イーサネット（1000base-T）に進化しました。今後は さらに 10Gbps イーサネット（10GBase-T）がバックオフィス・アプリケーション向けに普及すると予想され ます。下図はイーサネット・ネットワークの簡略図です。図に示すように、ネットワーク上のいずれの機器に も、ESD の影響を受けやすいデバイスに、直接的または間接的な ESD パルスやサージの影響が及ぶ可能性が あり、その破壊的影響がサービス品質の低下につながりかねません。 サージは交流主電源の障害やコンデンサのスイッチング、雷などによって発生します。サージは RJ45 コネク タに直接侵入する場合もあれば、電磁界によってケーブル上に誘起される場合もあります。交流主電源で発生 するサージに加えて、設置時や保守時、あるいは通常運用時における人間の接触など、ESD パルスのその他の 原因からもシステムを保護することが必要です。中国などの新興国は、交流主電源の変動によって発生するサ ージからのイーサネット・システムの保護に関する厳しい規制を導入しています。こうしたサージは、中国な どの国に見られる比較的不安定な配電網に起因するものです。 ESD パルスとサージパルスはどちらも、RF45 コネクタを介して機器に侵入する可能性があります。その場合、 パルスは、トランシーバ IC に到達する前に標準のイーサネット・クアッドトランスを通過しなければなりませ ん。 Direct injected ESD and Surge strikes Induced surges File Server Gigabit Ethernet Adapter Card RJ45 Jack for Gigabit Ethernet Connection Gigabit EthernetSwitch Direct injected ESD and Surge strikes Workstations Figure 10 Ethernet structure 33 RF and Protection Devices Application Guide for Protection ギガビット・イーサネット・ケーブルは「レーン」と呼ばれる 4 ペアの差動ツイストペアを使用し、各レーン で全二重データを伝送します。各レーンは 250Mbps でデータ伝送が可能です。PAM（パルス振幅変調）です から、伝送される 1 シンボルにつき 2 ビットが必要になります。 そのため、基本伝送周波数は 62.5MHz となり、CAT5e 以上のケーブル（f T = 100MHz min.）が必要となります。 データレートが高いため、PAM 波形の完全性を――とりわけ長いリンク距離にわたって――維持できるよう、 高信号品質の確保が課題となります。システムの完全な ESD 耐性とサージ耐性は下記のように達成されます。 1. 1 次側の保護：1 次側は RJ45 コネクタ、トランス、プリント基板で構成されます。ある一定の 電圧レベルで作動し、パルスエネルギーをアースに逃がすガス放電管を使って、1 次側を超高電 圧パルスから保護することができます。 2. 2 次側の保護：2 次側は通常、イーサネット PHY などの敏感な半導体 IC に接続されています。2 次側に誘起するサージパルスによるダメージからの完全な保護を確実にするためには、高精度の ESD／サージ保護ネットワークが必要です。 1 次、2 次両側で最大限の信号品質を保つためには、超小容量の保護デバイスが求められます。 5.1 ESD Requirements: IEC61000-4-2 レベル 4 対応の ESD 保護回路は、この規格に従って最大 8kV の接触放電と同 15kV の気中放電 による ESD パルスに対応できなければなりません。しかし、インフィニオンのお客様の間では、サービス品質 に関わる要件を満たし、修理費用や所有コストを削減し、機器の総合的な使用実感に対する顧客満足を高める ために、15kV の接触放電に対応できる ESD 耐性を求める声が高まっています。 5.2 Surge Requirements: IEC61000-4-5 ではサージ波形は、短絡回路のケースで 8/20μs もしくは 5/320μs と定義されています。開回 路として作用する DUT の場合、この規格に定められている波形特性は、1.2/50μs もしくは 10/700μs です。 試験電流のピーク値は試験クラスに応じて調整されます。本文書では下に示す中国のサージ保護要件に焦点を 当てます。 34 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 5.2.1 Line-to-Line (L/L) Case このケースでは、システムはサージ発生源から見ると短絡回路になっています。2 次側に誘起するサージ電流 とサージ電圧からシステムを保護しなければなりません。 IEC61000-4-5 ではサージ波形は 5/320μs の電流パルスと定義されており、1kV の試験サージでは 25A、2kV の試験サージでは 50A の電流パルスが 1 次側（RJ45 コネクタ側）でシステムに印加されます。電流サージの 信号パスとリターン・パスは同一のレーンに属しています。このサージは差動モードで作用しますから、 L*dIsurge/dt で磁気トランスの 2 次側に伝達されます。この誘導電圧は、1 次 L/L サージパルスの立ち上がり時 間と、周波数応答、磁気トランスの高電流飽和に依存します。 Linepair #3 IEC61000-4-5 surge generator Linepair #4 primary side primary side secondary side Magnetic module – one lane Gigabit Ethernet Transceiver (PHY) Infineon TVS diode ESD/surge Linepair #2 Ethernet cable Twisted Pair#1 1:1 RJ45 Ethernet connector Surge current 5/350us 1kV (25A), 2kV(50A) RX1 1:1 TX1 75 Ohm Res each lane one common 2nF cap Gas-tube is NOT triggered at „Line to Line“ ESD/surge strike Res Spark gap e.g. gas tube Figure 11 Internal ESD protection Line to Line test configuration for Ethernet 5/320μs の 1 次側サージ電流に対して、2 次側の誘導サージパルスは大幅に時間軸圧縮され、総継続時間は 20 μs を大きく下回ることになります。たとえ 1 次側 L/L サージが 50A を大幅に上回っても（50A は 2kV の試験 サージの場合）、2 次側に発生する短絡回路ピーク電流は 20A 未満となります。 1 次側に印加されるサージパルスの形状と振幅は、2 次側の誘導サージパルスとはまったく異なります。L/L シ ステム・レベル・サージ試験では、サージ処理能力要件が 1 次側印加サージパルス保護要件と比較して低いた め、2 次側の ESD ダイオードを使用することができます。 イーサネット PHY が破損を免れるためにさらに格段に重要なのは、システム・レベルのサージ事象が発生した 場合の ESD ダイオードの制限電圧です。ESD ダイオードの制限電圧が低いほど、PHY へのサージ・ストレス は軽減されます。 35 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 5.2.2 Line-to-Ground (L/GND) Case このケースでは、システムはサージ発生源から見ると開回路になっています。システムを信号線-GND 間の高 電圧レベルから保護することが必要です。IEC6100-4-5 ではサージ波形の条件を、ピーク電圧レベルを 4kV も しくは 6kV として 10/700μs と定義しています。このサージは、気中放電の寄生的影響を 2 次側へ破壊的な形 で貫通させることなく、1 次側で処理しなくてはなりません。一般的なソリューションは、1 次側にガス放電管 を使用し、サージ電圧レベルを 1 次側として安全なレベルに引き下げて、2 次側への気中放電の貫通によるダ メージをなくすというものです。ガス放電管が作動するとシステムは短絡回路に変わり、サージ波形は、4kV のサージパルスに対しては 100A の、また、6kV のサージパルスに対しては 150A の、5/300μs の電流パルス に変換されます。 IEC61000-4-5 surge generator primary side primary side Magnetic module – one lane Linepair #1 Infineon TVS diode ESD/surge Gigabit Ethernet Transceiver (PHY) RX1 1:1 Surge voltage 10/700us 4kV...6kV, => Surge current 5/320us 100A...150A RJ45 Ethernet connector Linepair #2 Ethernet cable Twisted Pair secondary side 1:1 Linepair #4 75 Ohm Res each lane one common 2nF cap Linepair #3 surge voltage drop Gas-tube is triggered at „Line to GND“ ESD/surge strike Res Spark gap e.g. gas tube TX1 Internal ESD protection 10/700us Voltage wave => 5/320us Current wave surge voltage drop till spark-gap is triggered Figure 12 Line to GND test configuration for Ethernet ESD パ ル ス の み に対 す るシ ス テ ム保 護 の 場合 、イ ン フ ィ ニオ ン の 推奨 デ バ イス は 下表 に 示 すとお り ESD5V5ULC です。中国の政府規制で要求されるように ESD 事象とサージ事象の両方に対する保護が必要な場 合には TVS3V3L4U が最適な選択肢となります。 36 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 5.3 ESD Surge Protection for Gigabit Ethernet 1:1 5 3 4 Res TVS3V3L4U 6 2 Res 1:1 Quad Transformer Ethernet cable Twisted Pair RJ45 Ethernet connector 1:1 Gigabit Ethernet Transceiver (PHY) 1 Ethernet cable Twisted Pair 1:1 1:1 6 2 5 3 4 Res TVS3V3L4U 1 Ethernet cable Twisted Pair 1:1 Res 1:1 1:1 ESD ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package TVS3V3L4U on request GBit Ethernet +3.3 ±25 5.8@16 7.1@30 0.1 20 8 2.0 4 SC74 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. Flow Through Layout Recommendation for TVS3V3U4ULC in SC74 37 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 6 Interface Protection with Integrated ESD/EMI Devices ポータブル機器やモバイル端末に搭載されるワイヤレス機能の増加とともに、ESD に対する堅牢な保護だけで なく、EMI に対する耐性も、信頼性と最大限の機能を確保するために不可欠なものとなっています。インフィ ニオンは、携帯電話アプリケーション向けに ESD 保護機能と EMI 保護機能を小型パッケージに統合した、各 種の高性能な統合型保護デバイスを提供しています。 BGF100/BGF200 BGF113 AV I/F BGF112 TV BGF111 LCD BGF108c/BGF109c SIM Card BGF106c BGF124/BGF125 µSD/SD Card BGF117 HSMM Card BGF104 Charger BGF119 HDMI BGF127/BGF128 Digital Baseband IC Headset Analog Baseband IC 以下は、各種インターフェイス向けに現在提供している ESD/EMI 保護デバイスの概要です。 Overview of Infineon’s Integrated ESD/EMI Devices for Interface Protection 38 RF and Protection Devices Application Guide for Protection あるいは、ディスクリートの ESD ダイオードを一般的なインターフェイス保護に使用することもできます。以 下の図に各種インターフェイスに適した ESD ダイオードの概要を示します。 Analog/Digital Interfaces Headset RF Interfaces ESD5V3S1B ESD5V3L1B ESD8V0-series NFC ESD18VU1B ESD24VL1B TV/Audio LCD ESD5V3U-series ESD5V3L1B-series USB1.1/2.0 ESD5V3U-series USB3.0 ESD3V3U4ULC Camera ESD5V3U-series ESD5V3L1B-series SIM Card SD Card MM Card ESD5V3U4U-HDMI ESD5V3U-series ESD5V3L1B-series I/O Data ESD8V0-series ESD5V3S1B-series ESD5V3L1B-series HDMI ESD5V3U4U-HDMI ESD5V3U-series Human Interfaces ESD8V0-series ESD5V3L1B-series ESD5V3L1U-02LRH SWP ESD3V3XU1US Keypad Electronic Equipment e.g. mobile/ wireless/ portable devices, consumer & industrial units ESD0P2RF ESD0P1RF WLAN GPS ESD0P2RF ESD0P1RF Mobile TV ESD0P2RF ESD0P1RF FM ESD0P2RF ESD0P1RF RPP Diode Power Supply USB Charger Overview of Infineon’s ESD Diodes for Interface Protection インフィニオンの ESD ダイオードの製品ラインアップやアプリケーションについての詳細は、弊社の ESD 保 護製品パンフレット（ESD Protection Brochure、www.infineon.com/tvs.brochure）をご参照ください。また、 保護デバイスについての弊社ホームページ www.infineon.com/protection もご利用いただけます。 39 RF and Protection Devices Application Guide for Protection ESD/EMI Protection for Differential Mode Microphone Interface – BGF113 6.1 VMIC(A2 or A3) dep. on Application VMIC A1 A3 BGF113 15 kV 2 kV LPF B3 B1 MICP1 VMICP 100 nF C2 B2 GND MIC GND VMICN LPF C1 C3 MICN1 100 nF 15 kV 2 kV Baseband IC HiPAC – Integrated ESD/EMI Protection Device Notes: 1) Product Application VRWM [V] ESD [kV] Stop Band Attenuation [dB] BGF113 Audio Line Interface ±4 ±15 40 2) Protected Lines Package 2 WLP-8-6 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) Measured in 50 Ohm environment @ 1 GHz; 3) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD5V3S1B General purpose ±5.3 ±20 ±15@±16 ±19@±30 0.4 ±5.5 ±11 17.5 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 ESD5V3L1B General purpose ±5.3 ±20 +10/-13@±16 +12/-17@±30 0.2 0.35 ±2.5 ±10 5 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 ESD8V0R1B General purpose +14/-8 ±18 +28/-27@±16 +35/-35@±30 0.5/0.6 ±1 +23/ -17 4 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. 40 RF and Protection Devices Application Guide for Protection ESD/EMI Protection for SIM Card Interface – BGF106c 6.2 15 kV 15 kV 2 kV C2 Vcc BGF106c C1 CLK B1 I/O RST VCC C3 B3 low pass A2 A3 GND RST CLK I/O Flash Controller IC SIM Card Connector B2 (GND) HiPAC – Integrated ESD/EMI Protection Device Notes: Product Application VRWM [V] ESD [kV] Line capacitance of all lines to GND [pF] Protected Lines Package BGF106c SIM Card Interface +5.5 ±15 16.5 4 WLP-8-11 1) 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD5V3U4U-HDMI high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 4 TSLP-9-1 ESD5V3U1U high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 1 TSLP-2-7 TSSLP-2-1 ESD5V3U2U high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 2 TSLP-3-7 TSFP-3 ESD5V5U5ULC high speed low cap. +5.5 ±25 8.9@16 11.5@30 0.2 6 10 0.45 4 SC74 ESD5V3L1B General purpose ±5.3 ±20 +10/-13@±16 +12/-17@±30 0.2 0.35 ±2.5 ±10 5 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. 41 RF and Protection Devices Application Guide for Protection ESD/EMI Protection for 6-Pin SIM Card Interface – BGF125 6.3 15 kV 15 kV 2 kV C2 Vcc BGF125 C1 CLK RST VCC B1 I/O B3 low pass A2 C3 A3 GND RST CLK I/O Flash Controller IC SIM Card Connector (6-pin) B2 (GND) HiPAC – Integrated ESD/EMI Protection Device Notes: Product Application VRWM [V] ESD [kV] Line capacitance of all lines to GND [pF] Protected Lines Package BGF125 SIM Card Interface ±5.0 ±15 10 4 WLP-8-10 1) 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD5V3U4U-HDMI high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 4 TSLP-9-1 ESD5V3U1U high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 1 TSLP-2-7 TSSLP-2-1 ESD5V3U2U high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 2 TSLP-3-7 TSFP-3 ESD5V5U5ULC high speed low cap. +5.5 ±25 8.9@16 11.5@30 0.2 6 10 0.45 4 SC74 ESD5V3L1B General purpose ±5.3 ±20 +10/-13@±16 +12/-17@±30 0.2 0.35 ±2.5 ±10 5 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. 42 RF and Protection Devices Application Guide for Protection ESD/EMI Protection for 8-Pin SIM Card Interface – BGF124 6.4 15 kV 2 kV 15 kV D1 D+ D- CLK I/O RST VCC BGF124 A3 B3 C3 D2 D3 GND low pass Vcc RST CLK I/O USB-D+ A1 B1 C1 USB-D- Flash Controller IC SIM Card Connector (8-pin) 15 kV A2, C2 (GND) HiPAC – Integrated ESD/EMI Protection Device Notes: Product Application VRWM [V] ESD [kV] Line capacitance of all lines to GND [pF] Protected Lines Package BGF124 Sim Card Interface ±5.0 ±15 10 4 WLP-11-4 1) 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD5V3U4U-HDMI high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 4 TSLP-9-1 ESD5V3U1U high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 1 TSLP-2-7 TSSLP-2-1 ESD5V3U2U high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 2 TSLP-3-7 TSFP-3 ESD5V5U5ULC high speed low cap. +5.5 ±25 8.9@16 11.5@30 0.2 6 10 0.45 4 SC74 ESD5V3L1B General purpose ±5.3 ±20 +10/-13@±16 +12/-17@±30 0.2 0.35 ±2.5 ±10 5 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. 43 RF and Protection Devices Application Guide for Protection ESD/EMI Protection for Flash Memory: MicroSD/MiniSD/SD Card – BGF117 6.5 BGF117 µSD Card µSD Card Connector DAT2 DAT2 DAT3 DAT3 CMD CMD Vcc Vcc CLK Vcc 15kV 2kV R* CMD DAT0 CLK DAT1 LPF GND GND DAT2 DAT0 DAT0 DAT3 DAT1 DAT1 CLK * not applicabel f or CLK line Flash Controller IC HiPAC – Integrated ESD/EMI Protection Device Notes: Product Application VRWM [V] ESD [kV] Line capacitance of all lines to GND [pF] Protected Lines Package BGF117 SD Card Interface ±5.5 ±15 8 7 WLP-16-4 1) 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD5V3U4U-HDMI high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 4 TSLP-9-1 ESD5V3U1U high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 1 TSLP-2-7 TSSLP-2-1 ESD5V3U2U high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 2 TSLP-3-7 TSFP-3 ESD5V5U5ULC high speed low cap. +5.5 ±25 8.9@16 11.5@30 0.2 6 10 0.45 4 SC74 ESD5V3L1B General purpose ±5.3 ±20 +10/-13@±16 +12/-17@±30 0.2 0.35 ±2.5 ±10 5 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. 44 RF and Protection Devices Application Guide for Protection ESD/EMI Protection for High-Speed MMC-Card (4 data lines) – BGF104c 6.6 MMC Card Connector BGF104c DAT2 C9 For x8 HSMMC card only VDD DAT3 C1 C10 15kV CMD CLK 2kV R* C2 CMD VSS1 C11 C3 DAT0 VDD C4 DAT1 LPF CLK C5 DAT2 VSS2 C12 C6 C13 DAT3 DAT0 C7 x4 HSMMC card DAT1 C8 * not applicabel f or CLK line Flash Controller IC HiPAC – Integrated ESD/EMI Protection Device Notes: Product Application VRWM [V] ESD [kV] Line capacitance of all lines to GND [pF] Protected Lines Package BGF104c SD Card Interface +14 ±15 16 7 WLP-16-3 1) 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD5V3U4U-HDMI high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 4 TSLP-9-1 ESD5V3U1U high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 1 TSLP-2-7 TSSLP-2-1 ESD5V3U2U high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 2 TSLP-3-7 TSFP-3 ESD5V5U5ULC high speed low cap. +5.5 ±25 8.9@16 11.5@30 0.2 6 10 0.45 4 SC74 ESD5V3L1B General purpose +5.3 ±20 +10/-13@±16 +12/-17@±30 0.2 0.35 ±2.5 ±10 5 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. 45 RF and Protection Devices Application Guide for Protection 6.7 ESD/EMI Protection for LCD/Camera Interface - BGF108c / BGF109c 2 x BGF108c/BGF109c LCD Source Drive PD[15:0] 15 kV LPF 7 (10) Flash Controller IC 7 (10) PD[15:0] 15 kV 14 (20) VSYNC HSYNC DOTCLK ENABLE 7 (10) VSYNC HSYNC DOTCLK ENABLE 15 kV LPF 7 (10) FPC 1 1) Flexible Printed Circuit BGF108c (7 lines) / BGF109c (10 lines) HiPAC – Integrated ESD/EMI Protection Device Notes: Product Application VRWM [V] ESD [kV] Line capacitance of all lines to GND [pF] Protected Lines Package BGF108c LCD Interface 0…5 ±15 27 @ VR = 0V 17 @ VR = 3V 7 WLP-18-4 BGF109c LCD Interface -7…7 ±15 28 @ VR = 0V 17 @ VR = 3V 9 WLP-24-9 1) 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. ESD Diodes 1) 2) 3) 4) 5) 6) Product Application VRWM [V] ESD [kV] VCL [VCL]@[A] Rdyn [Ω] IPP [A] VCL [V] CT [pF] Protected Lines Package ESD5V3U4U-HDMI high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 4 TSLP-9-1 ESD5V3U1U high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 1 TSLP-2-7 TSSLP-2-1 ESD5V3U2U high speed low cap. +5.3 ±15 19@16 28@30 0.65 3 12 0.4 2 TSLP-3-7 TSFP-3 ESD5V5U5ULC high speed low cap. +5.5 ±25 8.9@16 11.5@30 0.2 6 10 0.45 4 SC74 ESD5V3L1B General purpose ±5.3 ±20 +10/-13@±16 +12/-17@±30 0.2 0.35 ±2.5 ±10 5 1 TSLP-2-17 TSSLP-2-1 Notes: 1) Electrostatic discharge as per IEC61000-4-2, contact discharge; 2) TLP clamping voltage for 100 ns pulse length; 3) Dynamic Resistance (ON-Resistance) evaluated with TLP measurement (100ns pulse length); 4) Maximum peak pulse current according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 5) Clamping Voltage at IPP,max according to IEC61000-4-5 (8/20μs); 6) Typical capacitance at 1 MHz (unless specified), 0 V, I/O vs. GND; 7) Please visit our webpage http://www.infineon.com/tvsdiodes for alternative devices. 46 Abbreviations Abbr. Terms Abbr. Terms ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line MICP Microphone Positive AN Application Note MIPI Mobile Industry Processor Interface ASIC Application Specific Integrated Circuit MM Card Multimedia Card AUX Auxiliary MMIC Monolithic Microwave Integrated Circuit AV I/F Interface Audio Video Intermediate Frequency Interface NFC Near-Field Communication (13.56 MHz) BB Baseband PAM Pulse Amplitude Modulation BER Bit Error Rate PCB Printed Circuit Board PD Programming Data PHY Physical Layer RF Radio Frequency RoHS Restriction of Hazardous Substances RPD RF and Protection Devices RPP Reserve Polarity Protection RST Reset Rx Receive SATA Serial Advanced Technology Attachment SC Semiconductor Package BPF Band Pass Filter CEC Consumer Electronics Control CLK Clock CMD Command DAT Data DC Direct Current DPDT Double Pole Double Throw DSL Digital Subscriber Line DUT Device under Test DVI Digital Visual Interface EMI Electromagnetic Interference SCL Serial Clock Line ESD Electro-Static Discharge SDA Serial Data Line FM Frequency Modulation (76 – 108 MHz) (µ)SD Card (Micro)Secure Digital Memory Card GND Ground SIM Card Subscriber Identity Module Card GPS Global Positioning System (1575.42 MHz) SOT Small Outline Transistor Package HBM Human Body Model SPDT Single Pole Double Throw HDMI High-Definition Multimedia Interface SWP Single Wire Protocol HID Human Interface Device TLP Transmission Line Pulse TMDS Transition Minimized Differential Signaling HS / FS / LS High Speed (480 Mbit/s) / Full Speed (12 Mbit/s) / Low Speed (1.5 Mbit/s) TR Technical Report TRX Transceiver HSMM High-Speed Multimedia TSFP Thin Small Flat Package HSYNC Horizontal Synchronization TSSLP Thin Super Small Leadless Package IC Integrated Circuit TV Television IEC International Electrotechnical Commission TVS Transient Voltage Suppression I/O Input / Output Tx Transmit LCD Liquid Crystal Display USB Universal Serial Bus L/GND Line-to-Ground VDSL Very High Speed Digital Subscriber Line L/L Line-to-Line VSYNC Vertical Synchronization LNA Low Noise Amplifier VMIC Voltage Microphone LPF Low Pass Filter WLAN Wireless Local Area Network MHL Mobil High-definition Link WLP Wafer Level Package ML Main Lane MICN Microphone Negative Alphanumerical List of Symbols Symbol Term Unit BW Bandwidth [GHz] CT Total Diode capacitance [pF] IF Forward current [mA] IPP Maximum peak pulse current [A] IR Reserve current [uA] IL Insertion loss [dB] P-0.1dB 0.1dB compression point [dBm] Rdyn Dynamic Resistance [Ω] rF Differential forward resistance [Ω] VBR Breakdown voltage [V] VCL Clamping voltage [V] Vctrl Digital control voltage [V] Vdd DC supply voltage [V] VF Forward voltage [mV] VR Reverse voltage [V] VRWM Reverse working voltage [V] τL Storage time [ns] τrr Reverse recovery time [ns] Package Information Package (JEITA-code) X L×W ×H PIN-Count Scale 1:1 All products are available in green (RoHS compliant). All Dimensions in mm SCD80 (SC-80) SC79 (SC-79) 2 1.6 × 0.8 × 0.55 2 2.0 × 2.1 × 0.9 4 WLP-16-4 ( - ) 1.55 × 1.55 × 0.6 3:1 8 4:1 8 2 7:1 7 TSLP-7-6 ( - ) 2.3 × 1.5 × 0.4 7 4:1 1.4 × 1.26 × 0.39 3:1 3:1 WLP-16-3 ( - ) WLP-8-11 ( - ) 1.15 × 1.15 × 0.6 0.62 × 0.32 × 0.31 4:1 WLP-8-10 ( - ) 1.16 × 1.16 × 0.6 TSSLP-2-1 ( - ) 1.2 × 1.2 × 0.55 TSLP-7-4 ( - ) 1.0 × 0.6 × 0.39 2.9 × 2.4 × 1.0 2:1 TSFP-3 ( - ) 3 5:1 WLP-8-6 ( - ) 3:1 16 3 4 2:1 TSLP-3-7 ( - ) 1.0 × 0.6 × 0.39 5:1 TSLP-9-1 ( - ) 2.3 × 1.0 × 0.31 2.0 × 2.1 × 0.9 SOT143 (SC - 61) 2.9 × 2.4 × 1.1 2:1 TSLP-2-7 ( - ) 2 5:1 9 6 3:1 TSLP-2-17 3 SOT363 (SC - 88) 2.0 × 2.1 × 0.9 3:1 1.0 × 0.6 × 0.39 2.5 × 1.25 × 0.9 2:1 SOT343 (SC-82) SOT323 (SC-70) 2 2 3:1 3:1 3 SOT23 ( - ) SOD323 (SC-76) 1.7 × 0.8 × 0.7 8 1.2 × 1.2 × 0.6 4:1 16 1.92 × 1.92 × 0.65 3:1 Support Material Data Sheets / Application Notes / Technical Reports www.infineon.com/rfandprotectiondevices Products: - RF CMOS Switches RF MMICs RF Transistors RF Diodes PIN Diodes Schottky Diodes Varactor Diodes ESD/EMI Protection Devices www.infineon.com/rfswitches www.infineon.com/rfmmics www.infineon.com/rftransistors www.infineon.com/rfdiodes www.infineon.com/pindiodes www.infineon.com/schottkydiodes www.infineon.com/varactordiodes www.infineon.com/ESDdiodes Brochures: - Selection Guide www.infineon.com/rpd_selectionguide - Application Guide for Mobile Communication www.infineon.com/rpd_appguide_mobile - Application Guide for Consumer Applications www.infineon.com/rpd_appguide_consumer - Application Guide for Industrial Applications - Application Guide for Protection - ESD Protection Solutions – Consumer and Wireless Communication - GPS Front-End Components for Mobile and Wireless Applications www.infineon.com/rpd_appguide_industrial www.infineon.com/rpd_appguide_protection www.infineon.com/ESD.brochure www.infineon.com/gps Sample Kits www.infineon.com/rpdkits Evaluation Boards For more information please contact your sales counterpart at Infineon.