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SPI接口靜電放電防護(hù)方案
方案簡(jiǎn)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(lái)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(guò)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?jī)?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(guò)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(lái)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(jí)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(jiǎn)化了 PCB 布局，減少布線過(guò)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)
| 規(guī)格型號(hào) | 方向 | 工作電壓(V) | IPP(A) | 鉗位電壓(V) | 結(jié)電容(pF) | 封裝 |
| SEUC10F5V4U | Uni. | 5 | 4.5 | 15 | 0.6 | DFN2510-10L |
| SEUC236T5V4U | Uni. | 5 | 4.5 | 15 | 0.6 | SOT-23-6L |
電氣特性表
At TA = 25℃ unless otherwise noted
| Parameters | Symbol | conditions | Min. | Typ. | Max. | Unit |
| Reverse stand-off voltage | VRWM | 5.0 | V | |||
| Reverse Breakdown Voltage | VBR | IT= 1mA | 6.0 | V | ||
| Reverse Leakage Current | IR | VRWM=5V | 1.0 | uA | ||
| Peak Pulse Current | IPP | TP=8/20us@25℃ | 4.5 | A | ||
| Clamping Voltage | VCL | IPP=1A; TP=8/20us | 9.0 | 11.0 | V | |
| Clamping Voltage | VCL | IPP=4.5A; TP=8/20us | 12.0 | 15.0 | V | |
| Junction capacitance | CJ | I/O pins to ground;
VR=0V; f = 1MHz |
0.6 | pF | ||
| Between I/O pins;
VR=0V; f = 1MHz |
0.3 |
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(jí)和車規(guī)級(jí)，可按照客戶需求性能與封裝提供定制化開(kāi)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。
