SPI接口靜電放電防護(hù)方案

方案簡介

SPI（Serial Peripheral Interface，串行外圍設(shè)備接口），是Motorola公司提出的一種同步串行接口技術(shù)，是一種高速、全雙工、同步通信總線，在芯片中只占用四根管腳用來控制及數(shù)據(jù)傳輸，廣泛應(yīng)用于EEPROM、Flash、RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）、ADC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）、dsp（數(shù)字信號(hào)處理器）以及數(shù)字信號(hào)解碼器上。SPI在芯片的管腳上占用四根線，節(jié)約芯片管腳的同時(shí)為PCB布局節(jié)約空間。SPI協(xié)議未設(shè)定速度上限，實(shí)際應(yīng)用中往往能實(shí)現(xiàn)超過10 Mbps的傳輸速率，這一特性使得SPI總線成為傳輸未壓縮音頻及壓縮視頻等大數(shù)據(jù)量內(nèi)容的理想選擇。

此方案采用集成多路ESD靜電保護(hù)元器件，具有導(dǎo)通電壓精度高、響應(yīng)速度快、寄生電容值低、鉗位電壓低的特性，在不影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)那疤嵯聺M足IEC61000-4-2 Level 4靜電放電防護(hù)需求，且做到成本最優(yōu)化。

SPI接口的讀寫操作，都是由主設(shè)備發(fā)起。當(dāng)存在多個(gè)從設(shè)備時(shí)，通過各自的片選信號(hào)進(jìn)行管理。

SPI接口一般使用四條信號(hào)線通信：

MISO： 主設(shè)備輸入/從設(shè)備輸出引腳。該引腳在從模式下發(fā)送數(shù)據(jù)，在主模式下接收數(shù)據(jù)。

MOSI： 主設(shè)備輸出/從設(shè)備輸入引腳。該引腳在主模式下發(fā)送數(shù)據(jù)，在從模式下接收數(shù)據(jù)。

SCLK：串行時(shí)鐘信號(hào)，由主設(shè)備產(chǎn)生。

CS/SS：從設(shè)備片選信號(hào)，由主設(shè)備控制。它的功能是用來作為“片選引腳”，也就是選擇指定的從設(shè)備，讓主設(shè)備可以單獨(dú)地與特定從設(shè)備通訊，避免數(shù)據(jù)線上的沖突。

應(yīng)用示例

方案一：

方案一我們?yōu)镾PI接口推薦了一款集成多路ESD靜電二極管防護(hù)器件，型號(hào)為SEUC236T5V4U，有六個(gè)引腳，可同時(shí)保護(hù)SPI接口的四條通道免受靜電放電(ESD)和低等級浪涌事件的沖擊與干擾。該器件的工作電壓為5V，結(jié)電容僅為0.6Pf，鉗位電壓為15V，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 規(guī)范，在 ±15kV（空氣）和 ±8kV（接觸）下提供瞬變保護(hù)。

方案二：

方案二中，我們?yōu)镾PI接口提供了一種與方案一電氣特性相同封裝不同的十引腳集成式ESD防護(hù)器件，型號(hào)為SEUC10F5V4U。器件的流通式封裝設(shè)計(jì)簡化了 PCB 布局，減少布線過程中的不連續(xù)性，促進(jìn)了信號(hào)完整性和系統(tǒng)穩(wěn)定性的提升。該器件的工作電壓為5V，結(jié)電容僅為0.6Pf，鉗位電壓為15V，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 規(guī)范，在 ±15kV（空氣）和 ±8kV（接觸）下提供瞬變保護(hù)。

型號(hào)參數(shù)

電氣特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

SEUC10F5V4U和SEUC236T5V4U電氣特性表

（注：除封裝不同以外，其他參數(shù)相同）

總結(jié)與結(jié)論

由于SPI總線廣泛應(yīng)用于連接著各種電子設(shè)備及其組件，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高效傳輸和設(shè)備的智能控制，所以選擇正確的ESD保護(hù)器件十分重要。ELECSUPER SEMI研發(fā)各種低電容低鉗位電壓的ESD和TVS保護(hù)器件，包含常規(guī)級和車規(guī)級，可按照客戶需求性能與封裝提供定制化開發(fā)服務(wù)，為各種接口及通信線路提供值得信賴的保護(hù)器件。以上解決方案是保護(hù)SPI總線的優(yōu)選之策，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽颗c穩(wěn)定。