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。
( E: T7 n! Q4 f' ?7 G. p
6 I9 ~8 d& W# t6 W' d  g5 `6 CESD保护原理
" Q1 n" p# ^& U  o1 H8 Q& a
钳位电压

0 H7 f" V8 J+ y- Z# [3 u- ?' b
2 V1 c. D9 p/ y
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。
8 I0 i  G7 o. c+ K) a

ESD 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。
" [$ S( {7 r5 S/ Q6 R
* d: h$ R) [1 a* S

2kV IEC 冲击 = 4A TLP。
4kV IEC 冲击 = 8A TLP。
6kV IEC 冲击 = 12A TLP。
: V( Z3 p6 {) n. c" m8kV IEC 冲击 = 16A TLP。
6 }% v3 ?9 J. x3 U2 b9 z
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。
4 R# ~( v4 H( ]* O0 h
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
2 S/ b! n* F6 d; _/ O2 J
6 j4 ^: d3 f' J6 C, @2 W1.计算接口信号幅值的范围来确定ESD保护产品的工作电压
3 d( {: G  V, u7 Q; U2.根据信号类型决定使用单向或是双向的ESD保护产品
& Z4 ]" h& U3 i, C3.根据信号速率决定该接口最大可接受ESD保护产品的电容
6 E9 F8 ^+ \8 ?" R0 w4.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
' A2 p+ |: x: {& {5.确保ESD保护产品可达到或超过IEC61000-4-2 level 4

ESD选型案例
$ Q8 @$ J% K% |0 i9 S! D
4 {4 Q3 O9 B1 o) W+ H" t
1 D; S+ [/ f5 R& k% _, N1 c1 t0 Y
ESD器件小插曲

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！

9 M4 I2 s' v  s2 d

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。