Wi-Fi 6E路由器产品的ESD/EOS防护方案
amazingic晶焱科技：wi-fi 6e 路由器产品的esd/eos防护方案
随着无线网路的发展，ieee协会于2020年提出了最新的wi-fi 6e，此版本为wi-fi 6的延伸版本，除了wi-fi 6原先支援的2.4ghz及5ghz的频段外，新增了6ghz的频段，主要是因为目前使用在2.4ghz及5ghz频段的产品相当多，经常出现通讯干扰及频段拥塞的问题，因此wi-fi 6e 期望透过新增的6ghz频段来解决此问题，且wi-fi 6e支援七个160mhz频宽的频道，能同时在更高的速度下执行更多传输。在传输速度上，也将最大传输速度从过往的wi-fi 5 6.9gbps提升到了9.6gbps，能够使我们在未来使用无线网路观看高解析度的4k影片及玩游戏时更加流畅。
随着wi-fi版本的提升与更新，路由器产品的效能也需要一同升级。路由器上通常拥有lan、usb及wi-fi天线等介面， lan的传输速度也从过往的1gbps 升级到2.5g/5gbps。
由于路由器有可能摆放于户外环境，较容易遇到eos能量干扰，因此产品研发工程师在进行电路设计时，务必挑选具有esd/eos耐受能力的tvs防护元件，否则当外部eos能量干扰到系统时，路由器系统就有机会遭到破坏，尤以lan phy最有机会发生。由于半导体制程越来越先进，高速2.5g/5gbps lan phy耐受esd/eos的能力远不如1gbps lan phy，因此设计产品时在phy side加上具备esd/eos防护效果的防护元件已成为趋势。后续将介绍wi-fi 6e路由器相关的esd/eos 保护方案。
在lan 的防护上有分成线对线及线对地的防护，可参考图一。
图一、lan port线对线及线对地tvs摆放建议线路
在2.5g/5gbps lan线对地的防护元件，建议使用az1243-04f，此为4通道的tvs array，其i/o对地的寄生电容值为0.5 pf (typ.)，单体esd耐受能力可达到contact ±25kv/air ±27kv。对于系统esd保护效果影响最大的参数是esd clamping voltage(钳制电压)，在esd=8kv时钳制电压仅有8.5v。
2.5g/5gbps lan线对线的防护元件则建议使用az5b0s-01f，元件的寄生电容值仅有0.18pf(typ.)，带有iec61000-4-5 lightning 7a(8/20μs)的ipp耐受能力。在ipp(8/20μs)为7a时，tvs的surge clamping voltage 钳制电压为4v。
路由器系统在进行esd测试时，如lan phy电源对于esd较为敏感，有可能造成系统当机，此时可以摆放tvs于lan phy电源端加强esd的防护。通常lan phy的电压都为低压的1.8/2.5v居多，晶焱科技也有推出相对应的esd/eos防护方案可以选用，可参考表一。
随着wi-fi应用越来越广泛，建议于产品设计初期就须将tvs元件考量至线路中，除可避免后续esd/eos测试不通过的问题，更能够减少未来在市场端因突波破坏而造成的产品返修问题。
application
part number
stand-off voltage
package
capacitance
esd clamping voltage at 16a
ipp(8/20μs)
power of main chip
az6225-01f
2.5v
dfn1006p2e
62.5pf
5v
20a
power of main chip
az6118-01f
1.8v
dfn1006p2x
40pf
4.5v 15a
usb3.0
az1143-04f
3.3v dfn2510p10e
0.45pf
9v 6a
lan 2.5/5g line to gnd
az1243-04f
3.3v
dfn2510p10e
0.5pf
8.5v
12a
lan 2.5/5g line to line
az5b0s-01f
2v dfn0603p2y
0.18pf
5.5v 7a
表一、wi-fi6e路由器完整esd/eos防護方案
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随着wi-fi版本的提升与更新，路由器产品的效能也需要一同升级。路由器上通常拥有lan、usb及wi-fi天线等介面， lan的传输速度也从过往的1gbps 升级到2.5g/5gbps。
由于路由器有可能摆放于户外环境，较容易遇到eos能量干扰，因此产品研发工程师在进行电路设计时，务必挑选具有esd/eos耐受能力的tvs防护元件，否则当外部eos能量干扰到系统时，路由器系统就有机会遭到破坏，尤以lan phy最有机会发生。由于半导体制程越来越先进，高速2.5g/5gbps lan phy耐受esd/eos的能力远不如1gbps lan phy，因此设计产品时在phy side加上具备esd/eos防护效果的防护元件已成为趋势。后续将介绍wi-fi 6e路由器相关的esd/eos 保护方案。
在lan 的防护上有分成线对线及线对地的防护，可参考图一。
图一、lan port线对线及线对地tvs摆放建议线路
在2.5g/5gbps lan线对地的防护元件，建议使用az1243-04f，此为4通道的tvs array，其i/o对地的寄生电容值为0.5 pf (typ.)，单体esd耐受能力可达到contact ±25kv/air ±27kv。对于系统esd保护效果影响最大的参数是esd clamping voltage(钳制电压)，在esd=8kv时钳制电压仅有8.5v。
2.5g/5gbps lan线对线的防护元件则建议使用az5b0s-01f，元件的寄生电容值仅有0.18pf(typ.)，带有iec61000-4-5 lightning 7a(8/20μs)的ipp耐受能力。在ipp(8/20μs)为7a时，tvs的surge clamping voltage 钳制电压为4v。
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application
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capacitance
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az6225-01f
2.5v
dfn1006p2e
62.5pf
5v
20a
power of main chip
az6118-01f
1.8v
dfn1006p2x
40pf
4.5v 15a
usb3.0
az1143-04f
3.3v dfn2510p10e
0.45pf
9v 6a
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3.3v
dfn2510p10e
0.5pf
8.5v
12a
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