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湖北USB2.0ESD保护元件选型

来源: 发布时间:2023年09月18日

静电ESD保护元件选型注意事项:1.传输速率,也就是电容量的控制,现在随着工艺的不断完善,电容量越做越低。2.符合测试要求的标准,不是越高越好,而是适合自已的产品,例如:空气放电15KV 接触 8KV3.设计时考虑PCB板的空间条件。4.安全考虑,yint公司首席技术经理,说过一句很经典的话,在电路中,假如非万不得已不要增加多余的器件,每增加一个,就是增加失效风险,保护的器件也不例外。ESD器件作为保护器件,它也有失效益机率,所以设计选型时尽量找些资质比较好的供应商。单位面积的ESD防护能力大致如下:SCR>MOS>Diode(反向击穿)。湖北USB2.0ESD保护元件选型

Resistor不单独用于芯片的ESD保护,它往往用于辅助的ESD保护,如芯片Input***级保护和第二级保护之间的限流电阻。当ESD电流过大,***级ESD器件难以将电压钳位至安全区域时,第二级ESD器件的导通将使其与电阻分压,从而进一步降低进入内部电路的电压。又如用于GG-NMOS的栅电阻,如图6所示,NMOS的栅极通过一电阻接地,而非直接接地。如此一来,在NMOS漏端发生正向的ESD脉冲时,由于NMOS的漏一栅电容,会使得器件的栅极耦合出一正的电势,该电势会促使NMOS的沟道开启,从而起到降低NMOS在ESD应力下触发电压的目的。USB3.0接口ESD保护元件目前ESD静电保护元件结电容可做到0.1pF以内。

电阻衰减网络可以采用图2中(b)的n形结构,也可以采用T型结构。多阶LC高通滤波器可以获得较好的滤波矩形系数,当滤波器截止频率高于ESD脉冲主能量成分的频率,可以把绝人部分ESD能量滤除,因此在较高频率的高频端口使用LC高通滤波器,可以获得很好的SD防护效果。电阻衰减网络和品通滤波器属于线性无源网络,不存在响应速度的问题,根据高频电路阻抗特征进行优良的四配设计也有利于改善高频接口的驻波性能。为了提高ESD防护效果,ESD防护电路应尽可能靠近高频端口,而被保护器件应尽量远离端口,同时应尽可能地减小并联保护网络的串联寄生电感,如图2(a)中的L1和L2,大的寄生电感将抗拒ESD脉冲电流的快速变化,使ESD电流大部分流入被防护器件。单级防护电路的防护效果不能满足要求时,可以采用防护二极管、滤波器、衰减器等多级级联的防护结构。在选用TVS、开关二极管和R/L/C元件设计ESD防护电路时,要注意选用的元件、特别是R/L/C元件的能量承受能力要足够强,不被ESD脉冲损坏,提高防护电路的可靠性。

提高防护电路箱位电压或导通电压的设计方法由于低容值要求选用的防护器件的箱位电压(或导通电压)低于高频信号可能的**人峰值电压时,防护器件将对高频信号产生“压缩”的限幅问题,此时可以采用以下优化设计方法,提高防护器件的箝位电压:A.二极管偏置法一对防护二极管施加反向偏压,使二极管的导通电压大于高频信号峰值电平。B.二极管串联法-n只二极管同向串联,导通电压提高n倍;两只二极管反向串联,导通电压为其反向击穿电压;也可以通过低容值防护二极管串联稳压二极管的方法提高防护电路的箱位电压。C.二极管串联电容法-防护二极管串联电容后,高频信号通过二极管对电容充电,电容充电后对二极管提供偏压,提升二极管的正向导通电乐。ESD静电放电机器模型MM的典型**如带电绝缘的机器人手臂、车辆、绝缘导体等。

静电放电形式与带电体的几何形状、电压和带电体的材质有关。静电放电形式:电晕放电(1)电晕放电:是发生在带电体前列或曲率半径很小处附近的局部放电。电晕放电可能伴有轻微的嘶嘶声和微弱的淡紫色光。电晕放电一般没有引燃危险。刷形放电和传播型刷形放电(2)刷形放电和传播型刷形放电:都是发生在绝缘体表面的有声光的多分支放电。当绝缘体背面紧贴有金属导体时,绝缘体正面将出现传播型刷形放电。同一绝缘体上可发生多次刷形放电或传播型刷形放电。刷形放电有一定的引燃危险;传播型刷形放电的引燃危险性大。(3)火花放电:是带电体之间发生的通道单一的放电。火花放电有明亮的闪光和有短促的爆裂声。其引燃危险性很大。(4)雷型放电:是悬浮在空间的大范围、高密度带电粒子形成的闪电状放电。其引燃危险性很大。ESD静电保护元件一般并联在电流中使用。USB3.0接口ESD保护元件

静电干扰电流的放电路径主要有两条:一条通过外壳流向大地,另一条通过内部PCB流向大地。湖北USB2.0ESD保护元件选型

ESD防护电路主要采用“过压防护”的原理,通过隔离电路、箝位(限幅)电路、衰减电路、滤波电路等降低ESD冲击电压、限制脉冲电流的大小,使其降低到被保护器件可以承受的程度。ESD脉冲频谱的高频信号特征和高频电路分布参数的严格约束使得在高频电路中防护器件的可选择性很小,在高频电路中进行ESD防护设计的难度增火。ESD脉冲具有持续时间短(ns~数百ns级),能量较低(微焦耳级)的特征,频谱分布在数百KHz到数GHz的范围,其能量主要集中在数MHz到数百MHz的范围内,由于ESD的高频、快速放电特性,其防护电路要求比一般的电浪涌防护电路具有更快的响应速度和良好的高频性能。湖北USB2.0ESD保护元件选型