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

审核编辑：汤梓红