在(zài)电路设计中,保护我们的产(chǎn)品免受ESD损坏是必须要考虑(lǜ)的。静电放电(简称 ESD) 是一种(zhǒng)非常(cháng)高的电压尖峰,很容易损坏集(jí)成电路和低(dī)功(gōng)率半导体等(děng)小(xiǎo)信号器件。最常见的ESD就是(shì)由(yóu)人体接触电子设备引起(qǐ)的,特别是冬(dōng)天(tiān)我们摸金属门把(bǎ)手(shǒu)会经常(cháng)被电到也是静电在(zài)捣(dǎo)鬼(guǐ)。电荷在人体内部积累,然后当身体的任何部位接触到任(rèn)何东西时,这些电荷就会放电,从(cóng)而产生非常高的电压尖峰(fēng),今天(tiān)主要汇总一下保护设备免(miǎn)受 ESD 损坏的(de)几种方法。
1.钳位二极(jí)管电路
一般(bān)IC内部会(huì)集成,需要注意有(yǒu)些引(yǐn)脚可能没有集成,需要查阅对应的(de)规格书(shū)进行(háng)确(què)认,钳(qián)位二极管其保护(hù)能力一般有限,防护浪涌的功率不能过大,也就(jiù)是ESD电压(yā)不能过高,具体可(kě)参考规(guī)格(gé)书。

2.TVS二(èr)极(jí)管保护电(diàn)路
TVS的(de)中(zhōng)文全称是瞬(shùn)态电压(yā)抑制器,它是比较快速的钳位二极管,但它不是普通的PN结二极管,它和上面的钳位二极管电(diàn)路中的二极(jí)管可不同。TVS可与齐纳二极管相媲美,一旦达(dá)到(dào)其击穿电(diàn)压,电压(yā)就会被钳位。位达到击穿电压时(shí)它处于开路(lù)状态下图中图(tú)A和B是双向TVS,而C是单向 TVS。双向(xiàng)TVS可以(yǐ)防护(hù)正或负电压尖峰ESD。但单向的只能抑制一(yī)个方向的尖峰(fēng)。

IC引脚旁边的(de)单向TVS。在电路正常运行时(shí),TVS 不导通。当有正尖峰时,电压会被钳位。当出现(xiàn)负尖(jiān)峰时,TVS将正向(xiàng)偏置并(bìng)将尖峰转(zhuǎn)向(xiàng)GND。

下面是一个双向 TVS。在正常操作时(shí),TVS不会导通。在正电压或负电压尖峰期间(jiān),器件将(jiāng)钳位尖峰电压并保护 IC。

3.齐(qí)纳二极管保护电路
使用齐纳二极管作为 ESD保护(hù)与单向TVS的原理相同。齐纳二极(jí)管的缺点是它不如TVS保护速度(dù)快,考虑到与 TVS 相同尺寸(cùn)的齐纳(nà)二极(jí)管,它只能处(chù)理更(gèng)小的(de)能量尖峰电压。所以(yǐ)一(yī)般更推荐TVS。
4.高频电容器保护电路(lù)
IC 引脚(jiǎo)旁边放置瓷片电容器也可以(yǐ)做到ESD保护。比如(rú)当人(rén)体(tǐ)触(chù)摸该引脚时,人体上的(de)电容与电路中的(de)电容C ESD形成(chéng)并联。这(zhè)个时候人体内的8kV电位将被(bèi)抑(yì)制,依(yī)据(jù)的基(jī)本原理就是电(diàn)荷守恒,就是人体内的电荷(hé)转移(yí)到了电(diàn)路的电(diàn)容(róng)上,从而避免损坏器件。
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