在电路设(shè)计(jì)中,保(bǎo)护我们的产品免受ESD损(sǔn)坏是必须要考虑的。静电放电(简称 ESD) 是一种非常高的电(diàn)压尖峰,很容易损坏集成电(diàn)路(lù)和低功率半导(dǎo)体(tǐ)等小(xiǎo)信号器件。最常见的(de)ESD就是由人体接触电子设备引(yǐn)起的,特别是冬天我(wǒ)们摸金属门把(bǎ)手会(huì)经常被电到也是静电在捣鬼(guǐ)。电(diàn)荷在人体(tǐ)内部积累,然后当身体的任何部位接(jiē)触到任何东西时,这些(xiē)电荷(hé)就会放电,从而产(chǎn)生非常(cháng)高的电压尖峰,今天(tiān)主(zhǔ)要汇总(zǒng)一下保护设备免受 ESD 损坏(huài)的几种方法。
1.钳(qián)位二极管电路
一(yī)般IC内部会集成,需要注(zhù)意(yì)有些引脚可能没有集成,需要查阅对应的规格书进行确认,钳位二极管其(qí)保护能(néng)力一般有限,防(fáng)护(hù)浪涌(yǒng)的功率不能过大,也就是ESD电(diàn)压不能过高(gāo),具体可参考规格(gé)书。

2.TVS二极管(guǎn)保护电路
TVS的中文全称是瞬态(tài)电压抑(yì)制器,它是比较快速的(de)钳位二极管(guǎn),但它不是普(pǔ)通的(de)PN结二极管,它和上面的钳位二(èr)极(jí)管电路中的二(èr)极管可不(bú)同。TVS可(kě)与(yǔ)齐(qí)纳二极管相媲美,一旦达到(dào)其(qí)击穿电压,电压就会被钳位。位达到(dào)击穿电压时(shí)它处于开路(lù)状态下图中图A和B是双向TVS,而C是单(dān)向 TVS。双向TVS可以防(fáng)护正或负电压尖峰ESD。但(dàn)单向(xiàng)的(de)只能抑制(zhì)一(yī)个方向的尖(jiān)峰。

IC引(yǐn)脚旁边的单向TVS。在电路(lù)正常运行(háng)时,TVS 不导通。当有正尖峰时,电压会被钳(qián)位。当出现(xiàn)负尖(jiān)峰时,TVS将正(zhèng)向偏置并将尖峰(fēng)转向GND。

下面是一个双向 TVS。在正(zhèng)常(cháng)操作时,TVS不会导通。在正(zhèng)电压或负电(diàn)压尖(jiān)峰期间(jiān),器件将(jiāng)钳位尖峰电压并(bìng)保护 IC。

3.齐纳(nà)二极管保护电路
使用齐纳(nà)二极管作为 ESD保护(hù)与单向TVS的原理相同。齐纳二极管(guǎn)的缺点是它不(bú)如TVS保护速度快,考虑到与 TVS 相同尺(chǐ)寸(cùn)的齐纳二极(jí)管,它只能处(chù)理更小的能量尖峰电压。所以一般更推荐(jiàn)TVS。
4.高频电容器保护电(diàn)路
IC 引脚旁边放置瓷(cí)片电(diàn)容器(qì)也可(kě)以做到ESD保护。比如当(dāng)人体(tǐ)触摸该引脚时,人(rén)体上(shàng)的电容与电路中的电容C ESD形成(chéng)并(bìng)联。这个时候人体内(nèi)的8kV电位将被抑制,依据的基本原理就是电荷守恒,就是(shì)人体(tǐ)内的电荷(hé)转移到(dào)了电路(lù)的(de)电容上,从而避免损坏器件。
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