Wi-Fi 8 路由器產品的ESD/EOS防護方案

Wi-Fi 8 (IEEE 802.11bn)規範目前仍處於草案階段，預計將於 2028 年正式定版。但從目前已釋出的相關規格來看，Wi-Fi 8 與 Wi-Fi 7 在傳輸速度、頻段與頻寬都近乎相同，其傳輸速度可達 46Gbps，支援 2.4GHz、5GHz 及 6GHz 頻段，並具備最高 320MHz 頻道頻寬、4096-QAM 調變、16 個 Spatial Streams、MU-MIMO 以及多重 OFDMA 等技術。不過 Wi-Fi 8 已從過往追求更高的傳輸速度轉移至更著重於提升連線的穩定性與可靠性，因此更適合應用於 AR/VR、工業 IoT 及 AI 等相關領域。 對於 AP/Router 產品而言，研發工程師在設計時除了需要兼顧無線與有線訊號品質外，ESD/EOS 防護也是不可忽略的重要環節。     

目前部分網通品牌大廠的 ESD 測試規格已提升至接觸放電(Contact Discharge)8kV 及空氣放電(Air Discharge)15kV。由於部分 AP 產品有機會部署於戶外環境，因此除了既有的 ESD 測試外，也需針對乙太網路進行 Surge 測試。Surge 測試主要分為線對地(Common Mode Surge)及線對線(Differential Mode Surge)兩種模式。一般常見的 Surge 測試波形為 8/20us，因為其浪涌能量遠高於 ESD，因此在乙太網路配置適當的保護元件格外重要。     

隨著 Wi-Fi 8傳輸速度提升至 46Gbps，AP/Router 的乙太網路端口也逐漸朝向 2.5Gbps/5Gbps 及 10Gbps 的高速傳輸規格發展。因此，在選擇 ESD/EOS 保護元件時，除了考量保護能力外，也必須評估保護元件本身的寄生電容效應是否會影響 10Gbps 網路訊號的完整性與傳輸品質。以下將針對 AP/Router 產品的 ESD/EOS 防護對策進行介紹。    

針對 2.5Gbps/5Gbps/10Gbps 乙太網口線對地的 ESD/EOS 防護設計，建議使用AZ1223-04F。此為DFN2510P10E 封裝的 4 通道 ESD/EOS 防護元件，只需擺放兩顆就能完整保護乙太網口的 8 條訊號線。其 I/O 對地的寄生電容值僅有 0.2pF (Typ.)，單體 ESD 耐受能力可達到 Contact ±12kV/Air ±15kV，並且具有 IEC61000-4-5 Lightning (8/20us) 8A 的 Ipp 耐受能力。而針對系統 ESD 保護效果影響最大的參數 ESD clamping voltage (箝制電壓)，AZ1223-04F 在 ESD 8kV 時箝制電壓僅有 8.5V，可以有效避免 PHY 受到 ESD/EOS 的破壞。     

線對線的 EOS 防護元件則建議使用 AZ5B0S-01F，其封裝為 DFN0603P2Y，元件的寄生電容值僅有 0.18pF (Typ.)，具有 IEC61000-4-5 Lightning (8/20us) 7A 的 Ipp 耐受能力。在 Ipp (8/20us)為 7A 時，TVS 的 Surge 箝制電壓為 4V，系統 EOS 的防護效能極為出色。

圖一、LAN port線對線及線對地TVS擺放建議線路

上述是乙太網口 ESD/EOS 的保護方案，另外產品在進行 ESD 測試時，也常遇到以下情形。 

 1.      在測試 ESD 空氣放電時，LAN PHY 的 LED 控制訊號線或 GPIO 訊號有機會受到 ESD 影響，而導致訊號異常，建議也可在此擺放 ESD元件，避免此狀況發生。 

 2.      對 USB 或 RJ45 端口 GND 進行 ESD 測試時，因 GND 的擾動，造成 LAN PHY 當機，此時可以擺放 TVS 於 LAN PHY 電源端加強 ESD的防護。  

晶焱科技針對 Wi-Fi 8 AP/Router 產品的 ESD/EOS 防護方案，可參考表一，妥善完成系統設計不但可以通過 ESD/EOS 測試要求，亦可以避免銷售至消費者端後發生客退返修的問題，提升品牌市場價值。   

表一、Wi-Fi8路由器完整ESD/EOS防護方案