【原创干货】一文搞懂ESD器件在PCB设计当中的作用

     

首先我们需要知道什么是ESD？

ESD的意思是“静电释放”，ESD是以研究静电的产生、危害及静电防护等的学科。因此，国际上习惯将用于静电防护的器材统称为ESD，中文名称为静电阻抗器。

      

 其次我们需要了解静电在电路板中有哪些危害？

 

1）静电容易吸附细小的灰尘，造成一定的污染

 

2）静电放电会造成器件击穿，静电放电是一个电荷积累的过程，当电荷积累到一定程度时，当某个器件接近它时，静电进行放电对器件造成一定的损害，从而降低了器件的可靠性

 

3）静电会造成电子干扰，因为静电放电时会辐射出很多的无线电波，这些电波都是带有频率的，从而影响周围的器件正常工作

 

那么，我们通常在电路中做好静电防护的呢？

 

 

如上图是我们在电路中最常见的处理静电的防护电路，给接口器件添加esd进行接地。

 

1）当我们的系统没有受到干扰时，电路正常工作，ESD器件可以忽略，几乎不起作用

 

 

2）当外部接口电压超过ESD器件的击穿电压（VBR）,ESD器件开始起作用，并将电流分流到地。

 

 

对于ESD，我们应该如何进行一个选型呢？

ESD主要分为四类：TVS二极管、压敏电阻、MLCC、ESD抑制器，各个器件的应用场景也不太一样，我们最常用的esd器件就是tvs二极管了。

 

1）工作电压，

选择ESD器件应该选择系统工作电压小于ESD器件的工作电压（VRWM），例如系统是0~5V，那么我们应该选择工作电压（VRWM）大于5V的TVS。

2）信号类型

 

单向ESD器件和双向ESD器件的选择，双向ESD器件可以通过正负击穿电压（VBR）的信号，而单向ESD器件只可以通过正击穿电压（VBR）的信号，如果通过负的就会造成ESD器件击穿。

 

3）寄生电容

 

ESD器件是有寄生电容的，如图是寄生电容对高速电路接口的影响，寄生电容会影响电平的上升和下降速度，影响输出后的信号。

 

4）根据电路系统的最大承受电压冲击，选择适合的钳位电压；

 

5）确保ESD器件可达到或超过IEC 61000-4-2 level4。

 

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