一文搞懂ESD器件在PCB设计当中的作用

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作者: 陈虎,文章转载:凡亿PCB

首先我们需要知道什么是ESD?

ESD的意思是“静电释放”,ESD是以研究静电的产生、危害及静电防护等的学科。因此,国际上习惯将用于静电防护的器材统称为ESD,中文名称为静电阻抗器。

其次我们需要了解静电在电路板中有哪些危害?

1)静电容易吸附细小的灰尘,造成一定的污染

2)静电放电会造成器件击穿,静电放电是一个电荷积累的过程,当电荷积累到一定程度时,当某个器件接近它时,静电进行放电对器件造成一定的损害,从而降低了器件的可靠性

3)静电会造成电子干扰,因为静电放电时会辐射出很多的无线电波,这些电波都是带有频率的,从而影响周围的器件正常工作

那么,我们通常在电路中做好静电防护的呢?

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如上图是我们在电路中最常见的处理静电的防护电路,给接口器件添加esd进行接地。

1)当我们的系统没有受到干扰时,电路正常工作,ESD器件可以忽略,几乎不起作用

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2)当外部接口电压超过ESD器件的击穿电压(VBR),ESD器件开始起作用,并将电流分流到地。

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对于ESD,我们应该如何进行一个选型呢?

ESD主要分为四类:TVS二极管、压敏电阻、MLCC、ESD抑制器,各个器件的应用场景也不太一样,我们最常用的esd器件就是tvs二极管了。

1)工作电压,

选择ESD器件应该选择系统工作电压小于ESD器件的工作电压(VRWM),例如系统是0~5V,那么我们应该选择工作电压(VRWM)大于5V的TVS。

2)信号类型

单向ESD器件和双向ESD器件的选择,双向ESD器件可以通过正负击穿电压(VBR)的信号,而单向ESD器件只可以通过正击穿电压(VBR)的信号,如果通过负的就会造成ESD器件击穿。

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3)寄生电容

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ESD器件是有寄生电容的,如图是寄生电容对高速电路接口的影响,寄生电容会影响电平的上升和下降速度,影响输出后的信号。

4)根据电路系统的最大承受电压冲击,选择适合的钳位电压;

5)确保ESD器件可达到或超过IEC 61000-4-2 level4。

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