SPI接口靜電放電防護方案

方案簡介

SPI（Serial Peripheral Interface，串行外圍設備接口），是Motorola公司提出的一種同步串行接口技術，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據傳輸，廣泛應用于EEPROM、Flash、RTC（實時時鐘）、ADC（數模轉換器）、dsp（數字信號處理器）以及數字信號解碼器上。SPI在芯片的管腳上占用四根線，節約芯片管腳的同時為PCB布局節約空間。SPI協議未設定速度上限，實際應用中往往能實現超過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據量內容的理想選擇。

此方案采用集成多路ESD靜電保護元器件，具有導通電壓精度高、響應速度快、寄生電容值低、鉗位電壓低的特性，在不影響數據傳輸的前提下滿足IEC61000-4-2 Level 4靜電放電防護需求，且做到成本最優化。

SPI接口的讀寫操作，都是由主設備發起。當存在多個從設備時，通過各自的片選信號進行管理。

SPI接口一般使用四條信號線通信：

MISO： 主設備輸入/從設備輸出引腳。該引腳在從模式下發送數據，在主模式下接收數據。

MOSI： 主設備輸出/從設備輸入引腳。該引腳在主模式下發送數據，在從模式下接收數據。

SCLK：串行時鐘信號，由主設備產生。

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

應用示例

方案一：

方案一我們為SPI接口推薦了一款集成多路ESD靜電二極管防護器件，型號為SEUC236T5V4U，有六個引腳，可同時保護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，結電容僅為0.6Pf，鉗位電壓為15V，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 規范，在 ±15kV（空氣）和 ±8kV（接觸）下提供瞬變保護。

方案二：

方案二中，我們為SPI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防護器件，型號為SEUC10F5V4U。器件的流通式封裝設計簡化了 PCB 布局，減少布線過程中的不連續性，促進了信號完整性和系統穩定性的提升。該器件的工作電壓為5V，結電容僅為0.6Pf，鉗位電壓為15V，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 規范，在 ±15kV（空氣）和 ±8kV（接觸）下提供瞬變保護。

型號參數

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，其他參數相同）

總結與結論

由于SPI總線廣泛應用于連接著各種電子設備及其組件，實現了數據的高效傳輸和設備的智能控制，所以選擇正確的ESD保護器件十分重要。ELECSUPER SEMI研發各種低電容低鉗位電壓的ESD和TVS保護器件，包含常規級和車規級，可按照客戶需求性能與封裝提供定制化開發服務，為各種接口及通信線路提供值得信賴的保護器件。以上解決方案是保護SPI總線的優選之策，確保數據傳輸的可靠與穩定。