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| 技術(shù)文章 |
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| 如何實(shí)現(xiàn)高速電路中真實(shí)的ESD保護(hù) |
| 點(diǎn)擊次數(shù)：3360 更新時(shí)間：2011-10-24 |
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科技的不斷進(jìn)步，使得新技術(shù)、新材料等層出不窮，消費(fèi)者也開始不單單滿足于‘有某樣產(chǎn)品’，而是轉(zhuǎn)向‘有某樣精密的產(chǎn)品’。如何在大同小異的先進(jìn)工藝材料中脫穎而出，給數(shù)據(jù)傳輸速率日趨攀高的系統(tǒng)提供有效可靠的ESD安全保護(hù)？除了采用各項(xiàng)新興技術(shù)外，zui有效的方法可能莫過(guò)于在原有技術(shù)基礎(chǔ)上精益求精。
ESD簡(jiǎn)言之就是電荷快速中和，電子工業(yè)每年花在這上面的費(fèi)用都會(huì)超過(guò)幾十億美元。靜電的產(chǎn)生是由于相互摩擦，使得物質(zhì)表面獲得或失去電子，破壞掉原有的電荷平衡，讓物體帶上或正或負(fù)的靜電。此外，靜電電荷會(huì)不斷積累，直到造成電荷產(chǎn)生的作用停止、電荷被釋放或者達(dá)到足夠的強(qiáng)度可以擊穿周圍物質(zhì)為止。
由于在很小或者非常敏感的元器件上快速釋放電壓，釋放電流通常會(huì)非常之大，可能超過(guò)20安培，對(duì)設(shè)計(jì)為僅導(dǎo)通微安或毫安級(jí)電流的電路造成嚴(yán)重?fù)p害。
其實(shí)靜電的破壞不光光是存在于電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，人與人之間通過(guò)接觸產(chǎn)生的電壓也是非常巨大的。當(dāng)你接觸到某樣物體有被電的感覺(jué)時(shí)，通過(guò)人體的瞬間電壓已經(jīng)超過(guò)2KV~4KV，人們通常能夠感覺(jué)到的電壓為5KV。此外，當(dāng)你在鋪有地毯的地板上行走時(shí)，瞬間產(chǎn)生的電壓很有可能會(huì)超過(guò)35KV。試想想當(dāng)如此高壓的電荷突然附加在某樣精密原件或者電路上，產(chǎn)生的后果不言而喻。
目前，針對(duì)ESD主要有3種模型，人體模型（HBM）,機(jī)械模型（MM），以及帶電模型（CDM），其中，HBM與MM又是各項(xiàng)安全測(cè)試中zui常見的參考標(biāo)準(zhǔn)。尤其是在每對(duì)差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸速度已達(dá)每秒幾個(gè)Gb或以上的HDMI和DisplayPort接口而言，各項(xiàng)為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)完整性和ESD保護(hù)的安全測(cè)試尤為重要。很多時(shí)候，為了達(dá)到IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)（針對(duì)HBM的標(biāo)準(zhǔn)），設(shè)計(jì)師往往需要使用額外的保護(hù)器件。
鑒于此，SEMTECH公司工程師介紹道，一個(gè)被保護(hù)元器件如果滿足IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)，這只能說(shuō)明該元器件受到相應(yīng)的保護(hù)，不會(huì)在ESD沖擊中受到破壞。然而，如果該被保護(hù)元器件具有很高的鉗位電壓，那么這種保護(hù)就不復(fù)存在，一旦收到靜電沖擊，結(jié)果就是該原件受到相應(yīng)的保護(hù)，然而整個(gè)電路卻存在巨大的威脅。
所以，工程師在選擇額外的保護(hù)器件時(shí)，鉗位電壓是重要的考察標(biāo)準(zhǔn)之一。因?yàn)殡S著鉗位電壓的增加，系統(tǒng)遭受瞬間或者潛伏危機(jī)的可能性也越大。相反，低的鉗位電壓則意味著被保護(hù)原件承受的壓力較小以及系統(tǒng)安全性的增加。
TVS二極管是精密電子設(shè)備防止瞬間大電壓影響的ESD保護(hù)原器件，它是一種在穩(wěn)壓管工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的能電路保護(hù)器件。當(dāng)TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，它能以*的速度（zui高達(dá)1*１0-12秒）使其阻抗驟然降低，同時(shí)吸收大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。與普通二極管或者齊納二極管相比，具備更加更低的齊納擊穿電流，從而更加的保護(hù)整個(gè)電路。 |
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