SPI接口静电放电防护方案

SPI接口静电放电防护方案

描述

SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围设备接口），是Motorola公司提出的一种同步串行接口技术，是一种高速、全双工、同步通信总线，在芯片中只占用四根管脚用来控制及数据传输，广泛应用于EEPROM、Flash、RTC（实时时钟）、ADC（数模转换器）、dsp（数字信号处理器）以及数字信号解码器上。SPI在芯片的管脚上占用四根线，节约芯片管脚的同时为PCB布局节约空间。SPI协议未设定速度上限，实际应用中往往能实现超过10 Mbps的传输速率，这一特性使得SPI总线成为传输未压缩音频及压缩视频等大数据量内容的理想选择。

此方案采用集成多路ESD静电保护元器件，具有导通电压精度高、响应速度快、寄生电容值低、钳位电压低的特性，在不影响数据传输的前提下满足IEC61000-4-2 Level 4静电放电防护需求，且做到成本最优化。

SPI接口的读写操作，都是由主设备发起。当存在多个从设备时，通过各自的片选信号进行管理。

SPI接口一般使用四条信号线通信：

• MISO： 主设备输入/从设备输出引脚。该引脚在从模式下发送数据，在主模式下接收数据。
• MOSI： 主设备输出/从设备输入引脚。该引脚在主模式下发送数据，在从模式下接收数据。
• SCLK：串行时钟信号，由主设备产生。
• CS/SS：从设备片选信号，由主设备控制。它的功能是用来作为“片选引脚”，也就是选择指定的从设备，让主设备可以单独地与特定从设备通讯，避免数据线上的冲突。

应用示例

方案一

方案一推荐使用集成多路ESD静电二极管防护器件，型号为SEUC236T5V4U，有六个引脚，可同时保护SPI接口的四条通道免受静电放电(ESD)和低等级浪涌事件的冲击与干扰。该器件的工作电压为5V，结电容仅为0.6Pf，钳位电压为15V，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±15kV（空气）和 ±8kV（接触）下提供瞬变保护。

方案二

方案二提供了一种与方案一电气特性相同但封装不同的十引脚集成式ESD防护器件，型号为SEUC10F5V4U。器件的流通式封装设计简化了 PCB 布局，减少布线过程中的不连续性，促进了信号完整性和系统稳定性的提升。该器件的工作电压为5V，结电容仅为0.6Pf，钳位电压为15V，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±15kV（空气）和 ±8kV（接触）下提供瞬变保护。

型号参数

电气特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

总结与结论

由于SPI总线广泛应用于连接着各种电子设备及其组件，实现了数据的高效传输和设备的智能控制，所以选择正确的ESD保护器件十分重要。ELECSUPER SEMI研发各种低电容低钳位电压的ESD和TVS保护器件，包含常规级和车规级，可按照客户需求性能与封装提供定制化开发服务，为各种接口及通信线路提供值得信赖的保护器件。以上解决方案是保护SPI总线的优选之策，确保数据传输的可靠与稳定。