ESD:electronstatic discharge 静电放电
现象:有限的大量的电荷在不同电位体之间快速转移的一种放电现象。
产生原因:摩擦,接触,耦合感应等。
特点:时间短(ns级),电压高(kv),电流大(A)。
测试规范与方法:IEC61000-4-2,ESD GUN
EOS:electrical over stress 电性过应力
现象:高压或者大电流导致芯片内部损坏,发热,从而伴随着外部烧糊的现象。
产生原因:感应,累计浪涌等。
特点:时间长(us级),电压跟电流视情况而定。
测试规范与方法:IEC61000-4-5,EOS tester(surge generator)
ESD模拟方法:静电枪(ESD GUN)也是ESD保护能力测试工具。
ESD保护能力等级评估:
ESD选型重要参数:
A:钳位电压:决定保护系统的能力。
注意:图中表的+6KV时候的钳位电压为11.5V,放在现在相当于+8KV的钳位电压。
B:Vrwm:被保护的电源或讯号线的最高工作电压。
VRWM是指reverse stand-off voltage,用来只是该颗料可以工作在什么电压范围内。
信号线的电平:
1.5V:DP USB3.0:TX/RX
3.3V:HDMI USB2.0:D+/D-
C:单向或双向:被保护电源或讯号线是否可能出现正电压或者负电压。
单向的信号区域只是正的,而双向TVS的信号区域可以是正或者负的。
可以从TVS的模型看出来:
只有一个齐纳二极管的是单向的,有两个齐纳二极管背靠背或者正对着的是双向的。
例如RS232 Audio等需要用双向的。
D:电容值:电容值越低,在高速应用中,对信号完整性得到影响越低。
电容值应该从规格书上怎样读出来呢:
注意:是红色框框里面的值。
E:Ipp:是否有EOS(surge)防护的需求。
注意:很多国产的datasheet会标出Ppk,这是没有参考意义的,为什么呢,请自己思考下,然后留言你的看法,或者后台回复“Ppk”查看答案。
F:封装与脚位:尽量选择集成高的array,就是选择多通道,小封装的意思;尽量方便layout。
最好采用Feed-Through Package Design,如下图type-c:
最后注意,在设计ESD跟EOS的时候,记得预先了解需要达到的ESD等级:
如空气8KV,接触4KV,需要达到class A或者是class B.
EOS 是在ESD的基础上面加强去防护EOS的,所以EOS可能能够防护ESD,而ESD不一定能够防护EOS。