ESD器件选型

big_gun

记得第一次接触ESD选型还是刚毕业进公司的时候，我说对选型不太了解，然后我主管给了一个器件选型的文档我，结果什么地方该用什么ESD器件都有。简直设计必备的buff。应该都是公司前辈总结的excel表。但是有一个缺点：就是没有说明为什么这么选型？只知道什么地方选什么器件，却不知道选器件背后的根本原因也太不符合我的风格了。
& G! b0 ~2 p+ T0 C( p  r
5 m: V/ Z! U4 w3 c5 m2 L: B- w; BESD保护原理

0 r. R2 H( v# R$ B2 x" R8 y6 A钳位电压

3 t2 h, F  g: {2 r5 N5 E

1 W  ?" Q1 \; p' J/ k左图是没有加ESD器件对应下图的红色波形，加了ESD器件对应下图的蓝色波形。从图中，可以明显看出加ESD器件后，由于ESD器件的钳位电压Vclamp将电压钳位至低压，无法对后面的器件造成损伤。


+ k- q& g; ]; H# g0 Z1 T8 q( cESD 二极管的钳位电压将最终决定下游 IC 是否会受到 ESD 冲击的保护。尽管它是最重要的规范之一，但它不一定能从datasheet找到。确定二极管在受到 IEC ESD 冲击时的真实钳位电压的最简单方法是查看传输线脉冲 (TLP) 响应曲线。下图是 ESD122 TLP 响应曲线的示例，它显示了器件的电流和电压之间的关系。如您所见，当流过器件的电流增加时，器件两端的电压几乎以线性速率增加。


& k' g2 |( p0 q* N
2kV IEC 冲击 = 4A TLP。
! ^# k0 o* B8 E3 X! F6 _/ W4kV IEC 冲击 = 8A TLP。
5 N* d( J( B$ }* o) r6kV IEC 冲击 = 12A TLP。
9 O# K  T! V$ }" {# w9 J3 v( X8kV IEC 冲击 = 16A TLP。

可以从上图中的 TLP 响应曲线推断，在 8kV IEC 61000-4-2 ESD 冲击期间，ESD122 的钳位电压约为 13.5V。换句话说，当发生 8kV IEC 冲击时，您可以预期下游电路将暴露在 13.5V 下大约 100ns。
* W1 L. k7 y& i
3 {. j3 @- Y7 H  u- A8 a1 o一般而言，钳位电压越低，保护性能越好，所以选择ESD二极管时优先查看TLP曲线。

ESD器件选型
3 F9 z8 ]+ Q- k7 b8 k. H9 W
" N$ A+ N* j8 l- F8 x" ]1 S1.计算接口信号幅值的范围来确定ESD保护产品的工作电压
$ C5 @2 S) T+ z3 N2.根据信号类型决定使用单向或是双向的ESD保护产品
3.根据信号速率决定该接口最大可接受ESD保护产品的电容
4.根据电路系统最大可承受电压冲击，在TLP曲线中寻找对应钳位电压
$ H3 M* n  N- Y5.确保ESD保护产品可达到或超过IEC61000-4-2 level 4
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& q# j( }* Y" b8 N8 n" tESD选型案例
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! ^2 r) `  c' d5 [" _ESD器件小插曲

3 f& l6 G0 }: J0 d当初做H项目时，我们测试屏幕I2C时序，发现上升沿太缓，导致时序fail。然后找软件加强I2C的驱动能力，然后他改了一个星期都没搞定。其实软件改的是没问题，是由于屏幕上接了TVS管的容性太大，导致I2C上升沿太缓，软件调到最大依旧没有改善。然后通过将硬件的I2C上拉电阻由高通默认的2.2K改成1.5k就OK了。就是因为TVS管的容值较大，我们默默的坑了软件一周,哈哈哈！所以软件的也可以学学硬件，别被坑了都不知道，嘻嘻嘻！
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dragongfly

还有动态电阻，越小越好，这样泄放越快。在ESD防护中。

CRAZY_argentina

都知道电容会降低信号速度，因此对于高速的信号，结电容要尽量小。