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ESD与EOS(surge)防护器件选型

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发表于 2022-10-28 09:54 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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ESD:electronstatic discharge 静电放电  Q1 |. l/ |1 ], N  B8 H
    现象:有限的大量的电荷在不同电位体之间快速转移的一种放电现象。: ?% v% Q8 A; q+ J5 F6 Z5 ?6 N
    产生原因:摩擦,接触,耦合感应等。+ u1 i9 j& q: A5 T0 [3 T$ h$ o
    特点:时间短(ns级),电压高(kv),电流大(A)。
1 S* K; M( i; X4 x( @    测试规范与方法:IEC61000-4-2,ESD GUN
% Y  m6 X2 A4 J) Q
$ G' y( |; o" iEOS:electrical over stress 电性过应力
: M! O6 G; E2 N  K% X8 ~" o    现象:高压或者大电流导致芯片内部损坏,发热,从而伴随着外部烧糊的现象。+ }/ U$ V& i& y
    产生原因:感应,累计浪涌等。
! _* i' }: O, c. v2 c; m7 M4 h% B    特点:时间长(us级),电压跟电流视情况而定。, y) r& m, @) H( y1 z
    测试规范与方法:IEC61000-4-5,EOS tester(surge generator)
" N. l% K. Q5 c7 o; \% @( ]& r! K
  v( W' M" l) ~$ P' MESD模拟方法:静电枪(ESD GUN)也是ESD保护能力测试工具。$ a5 W$ k1 y+ I
. N# O2 l5 s) k6 k/ H' ~. [
ESD保护能力等级评估:+ Q' b# w9 c$ A/ r

  d7 v  x( A2 [$ dESD选型重要参数:
8 y0 V! u% F9 }& I& H+ a! O' n
* {1 ]* m- S5 q: U- X+ ?6 m4 q4 sA:钳位电压:决定保护系统的能力。$ Y) O  F1 G0 h+ Q" ^3 D
$ J- J* y. |$ g  z+ ^# `/ o
注意:图中表的+6KV时候的钳位电压为11.5V,放在现在相当于+8KV的钳位电压。
. w* y$ g  x. e9 R: R, Y# `. k3 j- M  E6 I$ y9 g
B:Vrwm:被保护的电源或讯号线的最高工作电压。
7 [2 H7 n5 M, A) UVRWM是指reverse stand-off voltage,用来只是该颗料可以工作在什么电压范围内。
% V: K& U% A% L0 Z- U' ], Q信号线的电平:2 b; w. ]+ [3 T$ n

2 u5 _4 A, ^- {; P" h5 @1.5V:DP USB3.0:TX/RX
! w3 F4 d6 E4 C( o1 w. P$ ^
% s3 _3 `+ c+ y$ O4 a  Y/ [+ H3.3V:HDMI USB2.0+/D-
' d: r/ |- X' N, n0 \( ]0 W2 \4 q) ^+ {' y/ ~
C:单向或双向:被保护电源或讯号线是否可能出现正电压或者负电压。. }  s9 k- X) e" p8 R
单向的信号区域只是正的,而双向TVS的信号区域可以是正或者负的。
* j; u% W; X% c- w9 @9 C: N1 a9 h- a可以从TVS的模型看出来:
) K: X) G8 _# g: I只有一个齐纳二极管的是单向的,有两个齐纳二极管背靠背或者正对着的是双向的。0 A# \. D: Q% y) M; v
; h* n  @: M3 h; f0 X
例如RS232 Audio等需要用双向的。1 F$ E  k8 R9 q2 u6 W# N9 C

7 \6 e8 @( o- W; J1 Q% {D:电容值:电容值越低,在高速应用中,对信号完整性得到影响越低。
- B$ N* _, O5 u& S/ M4 A/ {4 I8 |2 H2 ]* r1 m, L
电容值应该从规格书上怎样读出来呢:+ N: R/ t1 H( f

( @7 r) r% i; [( e5 v( K注意:是红色框框里面的值。
5 f' t# i0 O" r' p1 X% R* s$ @2 d; D: B
E:Ipp:是否有EOS(surge)防护的需求。
! q+ w$ d: K1 m; L ; z: U3 J: g0 w& O: X! `
注意:很多国产的datasheet会标出Ppk,这是没有参考意义的,为什么呢,请自己思考下,然后留言你的看法,或者后台回复“Ppk”查看答案。
5 w1 v8 k) g/ w7 L9 U3 y
8 t$ r9 L9 r$ W& pF:封装与脚位:尽量选择集成高的array,就是选择多通道,小封装的意思;尽量方便layout。
. ]; c- l% t# K/ C2 _' W最好采用Feed-Through Package Design,如下图type-c:
$ V# F" B% ~/ T% L
; G, C; w! T9 @2 y; \$ S5 L$ j6 r& O最后注意,在设计ESD跟EOS的时候,记得预先了解需要达到的ESD等级:
- A2 c* e0 c$ c9 k6 }% U" P" c! B如空气8KV,接触4KV,需要达到class A或者是class B.4 O! m  l# p5 c. `
6 C7 j/ D- w) L! e( P
EOS 是在ESD的基础上面加强去防护EOS的,所以EOS可能能够防护ESD,而ESD不一定能够防护EOS。( R7 C/ Y: T- [) s, z+ A& z' G
" D& `/ U6 f  a  U

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2#
发表于 2022-10-28 10:59 | 只看该作者
计算接口信号幅值的范围来确定ESD器件的工作电压;5 o5 T9 u% B2 g/ G
根据信号类型决定使用单向或者双向ESD器件;
/ r: }/ Q& P7 W6 K根据信号速率决定该接口能承受的最大寄生电容;; q1 R4 H. q7 V' |, k1 w
根据电路系统的最大承受电压冲击,选择适合的钳位电压;
) A2 s# D5 z: l8 f# d7 g6 c4 ~确保ESD器件可达到或超过IEC 61000-4-2 level4。

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3#
发表于 2022-10-28 13:54 | 只看该作者
在ESD器件选型时寄生电容可以根据应用接口选择。
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