靜電問(wèn)題診斷思路和防護(hù)設(shè)計(jì)

隨著科技快速發(fā)展，電子產(chǎn)品的集成度和自動(dòng)化程度越來(lái)越高，產(chǎn)品的ESD敏感度也越高，產(chǎn)品防ESD干擾的能力已經(jīng)成為電子產(chǎn)品質(zhì)量好壞的一個(gè)重要因素。為此越來(lái)越多的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)將ESD 抗擾度驗(yàn)驗(yàn)作為推薦或強(qiáng)制性內(nèi)容納入其中。

產(chǎn)品在測(cè)試靜電不通過(guò)需要整改是工程師遇到很棘手的問(wèn)題。ASIM深耕于EMC保護(hù)器件行業(yè)數(shù)載，有標(biāo)準(zhǔn)EMC室驗(yàn)室、專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。淺談ESD問(wèn)題常用診斷思路、關(guān)鍵電路設(shè)計(jì)、防護(hù)器件選型如下：

診斷思路：

現(xiàn)象分析法：靜電放電過(guò)程中仔細(xì)觀察出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)的現(xiàn)象，結(jié)合產(chǎn)品功能特性、電路設(shè)計(jì)快速鎖定問(wèn)題范圍；

排除分析法：將靜電放電槍放電電壓由低到高調(diào)節(jié)，使用靜電放電槍尖頭直接對(duì)芯片引腳接觸放電，找出靜電放電過(guò)程中出現(xiàn)相同異常現(xiàn)象的引腳；

路徑分析法：根據(jù)產(chǎn)品的整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、布局設(shè)計(jì)、PCB布局線路設(shè)計(jì)、接地設(shè)計(jì)方案，分析靜電電流泄放路徑是否存在抗靜電能力較弱的元件或者敏感信號(hào)布線。

PCB關(guān)鍵電路設(shè)計(jì)：

1. 接口信號(hào)線防護(hù)器件（ESD/TVS）放在信號(hào)的主干路并靠近接口布置；

2. 主芯片、復(fù)位芯片、IC電源模塊等敏感器件或模塊遠(yuǎn)離機(jī)箱接口或縫隙；

3. 敏感信號(hào)線設(shè)計(jì)好信號(hào)回流路徑，增加防護(hù)器件，保證環(huán)路min??；

4. 地線盡量保證完整性，打無(wú)規(guī)則過(guò)孔，使地的阻抗最A(yù)小。

TVS/ESD防護(hù)器件選擇：

              1、確定被保護(hù)電路的max voltage 或連續(xù)工作電壓；

              2、TVS的額定反向截止電壓（Vrwm）應(yīng)≥被保護(hù)電路的max work voltage；

              3、TVS的VC應(yīng)該要＜被保護(hù)電路的損壞電壓；

              4、對(duì)于數(shù)據(jù)通訊信號(hào)線增加保護(hù)器械，還須注意選取具合適的寄生電容(Cj)參數(shù)，通常信號(hào)頻率≥10MHz時(shí)，Cj＜100pF; 信號(hào)頻率≥1GHz時(shí)，Cj＜3p。

共模電感是怎么解決ESD問(wèn)題的

共模電感在很多工程師的映象中，其主要是用來(lái)解決EMI問(wèn)題；其實(shí)根據(jù)共模電感的特性，對(duì)共模信號(hào)有很好的抑制效果，對(duì)差模信號(hào)幾乎無(wú)影響。但是對(duì)于ESD來(lái)說(shuō)，其也是一種共模干擾，所以在合適的位置用上共模，對(duì)ESD很能起到很好的作用。

靜電放電的過(guò)程中，還會(huì)伴隨著瞬態(tài)磁場(chǎng)，走線過(guò)長(zhǎng)的線路或連接線就很容易成為天線，吸收外界的電磁波，從而在線路上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而影響電路的正常工作狀態(tài)。

瞬態(tài)電壓抑制二極管的性能

    在規(guī)定的反向應(yīng)用條件下，當(dāng)承受一個(gè)高能量的瞬時(shí)過(guò)壓脈沖時(shí)，他的工作阻抗立即降到很低的導(dǎo)通值，允許大電流通過(guò)，并將電壓箝制到一個(gè)水平，更有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件免受損壞。

TVS管可以按極性分為單極性和雙極性兩類，可分為單向瞬態(tài)抑制二極管和雙向瞬態(tài)抑制二級(jí)管。

單向TVS管的正向特性跟普通穩(wěn)壓二極管一樣，反向擊穿拐點(diǎn)近似“直角”為硬擊穿，為典型的PN結(jié)雪崩器件。從擊穿點(diǎn)到Vc值所對(duì)應(yīng)的曲線段表明，當(dāng)有瞬時(shí)過(guò)壓脈沖時(shí)，器件的電流急驟增加而反向電壓則上升到箝位電壓值，并且保持在這一水平上。

平常使用時(shí)應(yīng)該正確選取TVS，使額定瞬態(tài)脈沖功率PPR大于被保護(hù)器件或線路可能出現(xiàn)的最a大瞬態(tài)浪涌功率。器件在發(fā)生擊穿的區(qū)域內(nèi)，在規(guī)定的試驗(yàn)電流I(BR)下，測(cè)出器件兩端的電壓稱為擊穿電壓，在這個(gè)范圍內(nèi)，二極管成為低阻抗的通路。