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            保護設(shè)備免受ESD損壞的幾種方法

            在電路設(shè)計中,保護我們的產(chǎn)品免受ESD損壞是必須要考慮的。靜電放電(簡稱 ESD) 是一種非常高的電壓尖峰,很容易損壞集成電路和低功率半導體等小信號器件。最常見的ESD就是由人體接觸電子設(shè)備引起的,特別是冬天我們摸金屬門把手會經(jīng)常被電到也是靜電在搗鬼。電荷在人體內(nèi)部積累,然后當身體的任何部位接觸到任何東西時,這些電荷就會放電,從而產(chǎn)生非常高的電壓尖峰,今天主要匯總一下保護設(shè)備免受 ESD 損壞的幾種方法。


            1.鉗位二極管電路


            一般IC內(nèi)部會集成,需要注意有些引腳可能沒有集成,需要查閱對應(yīng)的規(guī)格書進行確認,鉗位二極管其保護能力一般有限,防護浪涌的功率不能過大,也就是ESD電壓不能過高,具體可參考規(guī)格書。



            2.TVS二極管保護電路

            TVS的中文全稱是瞬態(tài)電壓抑制器,它是比較快速的鉗位二極管,但它不是普通的PN結(jié)二極管,它和上面的鉗位二極管電路中的二極管可不同。TVS可與齊納二極管相媲美,一旦達到其擊穿電壓,電壓就會被鉗位。位達到擊穿電壓時它處于開路狀態(tài)下圖中圖A和B是雙向TVS,而C是單向 TVS。雙向TVS可以防護正或負電壓尖峰ESD。但單向的只能抑制一個方向的尖峰。



            IC引腳旁邊的單向TVS。在電路正常運行時,TVS 不導通。當有正尖峰時,電壓會被鉗位。當出現(xiàn)負尖峰時,TVS將正向偏置并將尖峰轉(zhuǎn)向GND。

            下面是一個雙向 TVS。在正常操作時,TVS不會導通。在正電壓或負電壓尖峰期間,器件將鉗位尖峰電壓并保護 IC。

            3.齊納二極管保護電路

            使用齊納二極管作為 ESD保護與單向TVS的原理相同。齊納二極管的缺點是它不如TVS保護速度快,考慮到與 TVS 相同尺寸的齊納二極管,它只能處理更小的能量尖峰電壓。所以一般更推薦TVS。

            4.高頻電容器保護電路

            IC 引腳旁邊放置瓷片電容器也可以做到ESD保護。比如當人體觸摸該引腳時,人體上的電容與電路中的電容C ESD形成并聯(lián)。這個時候人體內(nèi)的8kV電位將被抑制,依據(jù)的基本原理就是電荷守恒,就是人體內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移到了電路的電容上,從而避免損壞器件。

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