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  • ESD保護竅門
    2016-06-15 10:31:40

            在ESD的破壞中,靜電會對I/O端口造成毀滅性損害,有可能造成數據位重影,產品損壞直至造成電子設備“硬故障”或元器件損壞。所以考慮設計中的ESD問題必然重要。

            由於目前便攜產品越來越多的採用低功率邏輯晶片,由於金屬氧化半導體(MOS)電介擊穿和雙極反向結電流的限制,這些邏輯晶片對ESD非常敏感。控制I/O端口(USB端口、以太網端口等)IC晶片更不例外,因為它們大多數都是以CMOS工藝為基礎來設計和製作的,這導致IC晶片對ESD造成的損害非常敏感。另外,大多數的I/O端口(尤其是USB端口)都是熱插拔系統,極易受到由用戶或空氣放電造成的ESD影響。由此可見,ESD保護在當今的便攜和USB應用中是非常必要的。

            對於T1/E1介面設計中加裝TVS器件後的保護作用,優恩半導體認為在電源線上增加TVS器件有助於解決來自電源端口的ESD問題,並強調TVS要連接到電源的VCC和地以防止電源出現ESD干擾。

            關於如何綜合考慮ESD保護的問題,我們覺得應該從這三方面入手:首先,晶片的ESD容量;其次,PCB版圖設計;最後,機械設計。PCB版圖設計應該儘量增大接地面積、縮短PCB走線,這裏TVS陣列可以有效解決ESD問題。

            針對ESD引起的共模干擾,通常可以使用共模扼流圈或TVS陣列來解決ESD問題和完成EMI濾波,在電路中共模扼流圈串行連接,TVS並行接在電路中。除了要考慮用器件解決ESD問題外,我們也可以遵循一些基本規則來解決PCBESD問題:

            1、盡可能使用多層PCB相對於雙面PCB而言,地平面和電源平面以及排列緊密的信號線-地線間距能夠減小共模阻抗和感性耦合,使之達到雙面PCB1/101/100

            2、儘量地將每一個信號層都緊靠一個電源層或地線層。對於頂層和底層表面都有元器件、具有很短連接線以及許多填充地高密度PCB,可以考慮使用內層線。大多數的信號線以及電源和地平面都在內層上,因而類似於具備遮罩功能的法拉第盒。

            3、對於雙面PCB來說,要採用緊密交織的電源和地柵格。通常的解決原則是要通過測試-解決問題-重新測試這樣的週期,每一個週期都可能至少影響到一塊PCB的設計。在PCB設計過程中,通過預測可以將絕大多數設計修改許可權於增減元器件。