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电路级ESD的防护方法

2021-02-21 10:19 次阅读

1、并联放电器件

常用的放电器件有TVS,齐纳二极管压敏电阻,气体放电管等。如图

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1.1、齐纳二极管( Zener Diodes ,也称稳压二极管 ) :利用齐纳二极管的反向击穿特性可以保护 ESD敏感器件。但是齐纳二极管通常有几十 pF 的电容,这对于高速信号(例如 500MHz)而言,会引起信号畸变。齐纳二极管对电源上的浪涌也有很好的吸收作用。

1.2、瞬变电压消除器 TVS(Transient Voltage Suppressor):TVS 是一种固态二极管,专门用于防止 ESD 瞬态电压破坏敏感的半导体器件。与传统的齐纳二极管相比, TVS 二极管 P/N 结面积更大,这一结构上的改进使 TVS 具有更强的高压承受能力,同时也降低了电压截止率,因而对于保护手持设备低工作电压回路的安全具有更好效果。

TVS二极管的瞬态功率和瞬态电流性能与结的面积成正比。该二极管的结具有较大的截面积,可以处理闪电和 ESD所引起的高瞬态电流。TVS也会有结电容,通常0.3个pF到几十个pF。TVS有单极性的和双极性的,使用时要注意。手机上用的TVS大约0.01$,低容值的约2-3分$。

1.3、多层金属氧化物结构器件 (MLV):大陆一般称为压敏电阻。MLV也可以进行有效的瞬时高压冲击抑制,此类器件具有非线性电压 - 电流 ( 阻抗表现 ) 关系,截止电压可达最初中止电压的 2 ~ 3倍。这种特性适合用于对电压不太敏感的线路和器件的静电或浪涌保护,如电源回路,按键输入端等。手机用压敏电阻约0.0015$,大约是TVS价格的1/6,但是防护效果没有TVS好,且压敏电阻有寿命老化。

2、串联阻抗

一般可以通过串联电阻或者磁珠来限制ESD放电电流,达到防静电的目的。如图。如手机的高输入阻抗的端口可以串1K欧电阻来防护,如ADC,输入的GPIO,按键等。不要担心0402的电阻会被打坏,实践证明是打不坏的。这里不详细分析。用电阻做ESD防护几乎不增加成本。如果用磁珠,磁珠的价格大 约0.002$,和压敏电阻差不多。

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3、增加滤波网络

前面提到了静电的能量频谱,如果用滤波器滤掉主要的能量也能达到静电防护的目的。

对于低频信号,如GPIO输入,ADC,音频输入可以用1k+1000PF的电容来做静电防护,成本可以忽略,性能不比压敏电阻差,如果用1K+50PF的压敏电阻(下面讲的复合防护措施),效果更好,经验证明这样防护效果有时超过TVS。

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对于射频天线的微波信号,如果用TVS管,压敏等容性器件来做静电防护,射频信号会被衰减,因此要求TVS的电容很低,这样增加ESD措施的成本。对于微波信号可以对地并联一个几十nH的电感来为静电提供一个放电通道,对微波信号几乎没有影响,对于900MHZ和1800MHz的手机经常用22nH的电感。这样能把静电主要能量频谱上的能量吸收掉很多。

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4、复合防护

有一种器件叫EMI filter,他有很好的ESD防护效果,如图。EMI filter也有基于TVS管的和基于压敏电阻的,前者效果好,但很贵,后者廉价,一般4路基于压敏电阻的EMI价格在0.02$。

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实际应用中可以用下面的一个电阻+一个压敏电阻的方式。他既有低通滤波器的功能,又有压敏电阻的功能,还有电阻串联限流的功能。是性价比最好的防护方式,对于高阻信号可以采用1K电阻+50PF压敏;对于耳机等音频输出信号可以采用100欧电阻+压敏电阻;对于TP信号串联电阻不能太大否则影响TP的线性,可以采用10欧电阻。虽然电阻小了,低通滤波器效果已经没有了,但限流作用还是很重要的。

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5、增加吸收回路

可以在敏感信号附件增加地的漏铜,来吸收静电。道理和避雷针原理一样。在信号线上放置尖端放电点(火花隙)在山寨手机设计中也经常应用。
责任编辑人:CC

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ST32F384 ST32F384ST32联系ARM®Cortex®-M3基于安全微控制器

特性 的ARM Cortex™-M3 32位RISC芯 最多用户RAM 最多的8个字节384个字节用户闪存与OTP区的 10年的数据保存 100,000擦除/每页写周期 页面128字节 块粒度:1字节 对于用户OTP的128个字节 页擦除时间3毫秒 块擦除1K字节在15毫秒 编程性能高达10微秒/字节 闪存擦除/ 64个字节扇区 异步收发器支持ISO写保护软件可编程7816-3 T = 0和T = 1个协议 具有中断功能的两个16位定时器 1.8V,3V和5V电源电压范围 外部从1到7.5 MHz的 高性能时钟频率提供: CPU时钟频率高达20MHz 外部时钟乘法器(2×,3×,和4倍) 电流消耗兼容与GSM和ETSI规范 省电待机状态 联系分配兼容ISO 7816-2 ESD保护大于4千伏(HBM) 安全性能 环境参数的监测 防护故障 ISO 3309 CRC计算块 真随机数生成器 上的每个管芯的唯一的序列号 硬件数据加密标准(DES)加速器 软件功能 Flash装载 闪存驱动器 开发环境 软件开发及固件的生成支持一套完整的开发工具,致力于软件设计和验证: C编译器,仿真器和模拟器 在ST32F384是一个串行存取微控制器设计用于安全的移动应用并入最近一代ö ˚FARM处理器的嵌入式系统。...
发表于 05-20 22:05 228次 阅读

STEVAL-BFA001V2B STEVAL-BFA001V2B多传感器预测维护套件带IO-Link堆栈V.1.1

含量: 传感器节点(标STEVAL-IDP005V2;没有可用的单独出售) 通信适配器板(标STEVAL-UKI001V2;不可单独出售) STLINK-V3MINI编程和调试接口 电缆和连接器 主电源电压:18 - 32 V 该传感器节点的主要成分: 32位ARM ®皮质® -M4芯用于信号处理和分析(STM32F469AI) 超宽带宽(高达6kHz的),低噪声,3轴数字振动传感器(IIS3DWB) 绝对数字压力传感器(LPS22HB) 相对湿度和温度传感器(HTS221) 数字麦克风传感器(IMP34DT05) IO-Link的PHY设备(L6362A) EEPROM(M95M01 -DF)用于数据存储 降压开关稳压器和LDO稳压器(L6984和LDK220) ESD保护(ESDALC6V1-1U2,SMBJ33CA) 完整集的基于三维加速度计,提供先进的频率和时间域的信号处理进行预测性维护,包括库固件演示例子: 可编程FFT大小(256,512,1024,2048)的,重叠的和平均 可编程窗(平顶,汉宁,汉明,矩形) 速度RMS移动平均,最大加速度。峰 用于在频谱带警告和警报状况可编程阈值 麦克风算法: PDM到PCM 声压级(SPL) 音频FFT IO-Link设备栈V1....
发表于 05-20 21:05 141次 阅读

ST23YL80 ST23YL80ST23联系安全MCU用80千字节EEPROM 增强的安全性和Nescrypt密码处理器(联系ID / PKI)

特性 增强型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字节线性寻址存储器 用户的ROM 396千字节 6个字节 30年的数据保存 500,000擦除/写周期耐力典型在25℃下 1到64字节擦除或编程在1.5毫秒 工作温度:-25°至+ 85°C 使用看门狗和中断能力三个8位定时器 3 V和5米V电源电压范围 外部时钟频率高达10 MHz 高性能提供: CPU时钟频率高达29 MHz的 省电待机状态 联系分配与ISO / IEC 7816-3标准兼容 异步收发器(IART),用于高速串行数据增刊ORT(ISO / IEC 7816-3和EMV™兼容) ESD保护大于5千伏(HBM) 安全性能 有源屏蔽 增强NESCRYPT加密处理器,用于公共密钥加密 硬件安全增强DES加速器 环境参数的监测 针对故障保护机制 AIS-31类P2符合真随机数发生器(TRNG) ISO 3309 CRC计算块 存储器保护单元(MPU) 每个芯片唯一序列号 开发环境 软件开发及固件的生成一套完整的开发工具支持专用软件设计和验证:C编译器,仿真器和仿真器 在ST23YL80是一个串行存取安全微控制器,定制设计的用于安全智能卡应用。...
发表于 05-20 10:05 170次 阅读

ST33G384A ST33G384A32位ARM®SecurCore®SC300为M2M优化汽车

特性 ARM®SecurCore®SC300™32位RISC核心以25MHz 用户RAM的30个字节抑扬顿挫 最多1280个字节的用户闪存与OTP区 异步接收机发射机支持ISO / IEC 7816-3 T = 0和T = 1个协议(从模式支持) 单线协议(SWP)接口,用于与NFC路由器(ETSI 102-613标准)通信 串行外围接口(SPI)主/从接口 三具有中断功能的16位定时器 七通用的I / O允许专有协议执行 1.8 V,3伏和5米的供电电压范围 外部时钟从1点到频率10MHz的 电流消耗与GSM和ETSI规范兼容 省电待机状态 联系分配兼容ISO / IEC 7816-2 ESD保护大于4千伏(HBM) 安全FE atures 有源屏蔽 存储器保护单元(MPU) 环境参数的监测 防护故障 16位和32位的CRC计算块(ISO 13239,IEEE 802.3等) 真随机数生成器 上的每个管芯的唯一的序列号 硬件安全性增强的DES加速器 硬件安全性增强的AES加速器 公钥NESCRYPT协处理器密码算法 在ST33GxxxA(见表1)是一个串行存取微控制器设计用于并入最近一代ARM®处理器的嵌入式安全系统的安全的移动应用。它SecurCore®SC300™32位RISC内核是建立在Cortex®M3内...
发表于 05-20 10:05 213次 阅读

FPF2202 具有500毫安高精度限流的集成式负载开关

0-FPF2202具有高精度精密限流值的低R DS(ON) P沟道MOSFET负载开关。输入电压范围在1.8V至5.5V之间,可满足当今超便携式器件的电源要求。开关控制是通过一个能够直接与低压压控制信号联系的逻辑输入(ON)进行的。在关闭开关时,可以为输出快速放电提供片上下拉电阻。对于FPF2201,如果30ms过后恒流条件依然存在,则这些部件将会关闭开关,并拉低故障信号引脚(FLAGB).FPF2200有自动重启特性,如果ON引脚仍处于激活状态,则该功能将在450ms后再次启动开关FPF2201不具有这项自动重启功能,因此开关将一直处于关闭状态,直到ON引脚被再次激活。对于FPF2202,限流条件会立即将故障信号引脚拉至低电平,而且该部件将保持在恒流模式下,直到开关电流降至限流以下。对于FPF2200通过FPF2202,最小限流为500mA,精度为5%。 特性 1.8V到5.5V的输入电压范围 典型R DS (ON) =140mΩ@ V IN = 5.5V 典型R DS(ON) =160mΩ@ V IN = 3.3V 固定电流限值500mA(最小值) 电流限值精度5% 72Ω(典型值)输出放电电阻 ESD保护,超过8kV HBM和...
发表于 07-31 13:02 74次 阅读

FPF2280 过压保护负载开关

0带有低RON内部FET和运行范围为2.5 V DC 至5.5 V DC (最高绝对值29 V DC ) 。内对口器可分离电压> 100 V,从而保护下游零件并提高系统强度.FPF2280具有过压保护功能,能够输入电压超出OVP阈值时间断内部FET。OVP阈值可使用可选外部电阻进行调节。温度达到130°C(典型值)时,过温保护也会关断该器件。出色的低关闭状态电流增益( 100 V 过压保护(OVP) 过温保护(OTP) ) ESD保护 人体模型(HBM):> 3.5 kV 元件充电模型(CDM):> 2 kV IEC 61000-4-2空气放电:> 15 kV IEC 61000-4-2接触放电:> 8 kV 应用 多媒体平板电脑 存储和外设 手机 WLAN网卡和宽带接入 PMP / MP3播放器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 13:02 284次 阅读

NCP4543 集成负载开关 ecoSWITCH™ 7.3 A

3负载开关提供了一个组件和面积减少解决方案,可通过软启动实现高效电源域切换,并具有浪涌电流限制。它旨在将控制和驱动器功能与高性能低导通电阻功率MOSFET集成在一个器件中。这种经济高效的解决方案非常适用于占用空间小,功耗低的电源管理和热插拔应用。 特性 带电荷泵的高级控制器 带ESD保护的集成N沟道MOSFET 通过可调节摆率控制进行软启动 非常低 - 电阻 输入电压范围0.5 V至6 V 低待机电流 快速负载放电功能 无需外部组件 使用CMOS输入电平启用引脚 无铅设备 应用 终端产品 电源管理 热插拔 笔记本电脑和平板电脑 掌上电脑 数码相机 便携式医疗设备 硬盘 外设端口 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 11:02 88次 阅读

FPF3380 低Rdson过压保护负载开关

0UCX是一款集成了超低导通电阻单通道开关的OVP。该器件包含一个N-MOSFET,可在2.8V至23V的输入电压范围内工作,并可支持最大5A的连续电流。当输入电压超过过压阈值时,内部FET关闭立即防止损坏受保护的下游组件。该器件集成了基于IEC61000-4-5标准的±110V浪涌保护TVS。 FPF3380采用小型12-bumps WLCSP封装,可在无气温度下工作范围-40°C至+ 85°C 特性 电涌保护:IEC61000-4-5集成TVS±110V 内部低RDS(on)NMOS晶体管:典型值15mΩ 过压保护(OVP)高达+ 28V 可编程过 - 电压锁定(OVLO):可通过OVLO引脚从外部调节 ESD保护 人体模型(HBM):±4 kV 充电设备型号(CDM):±2 kV IEC 61000-4-2空气放电:±15 kV IEC 61000-4-2接触放电:±10 kV 应用 媒体平板电脑 存储和外围设备 手机 无线局域网卡和宽带接入 PMP / MP3播放器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 08:02 215次 阅读

NCV8603 LDO稳压器 300 mA 低压差

3在固定电压选项下提供300mA的输出电流。它专为便携式电池供电应用而设计,提供高性能功能,如低功耗操作,快速启用响应时间和低压差。该器件设计用于低成本陶瓷电容器,采用TSOP-5 / SOT23-5封装。 特性 快速启用15us的开启时间 宽电源电压范围工作范围 出色的线路和负载调节 50uVrms的典型噪声电压旁路电容 增强型ESD保护(HBM 3.5 kV,MM 400 V) 应用 终端产品 SMPS PostRegulation 噪声敏感电路VCO,RF阶段等 手持式仪表&安培;音频播放器 摄像机和相机 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 19:02 145次 阅读

NCP7800 线性稳压器 1 A 高PSRR

0系列由3引脚,固定输出,正线性稳压器组成,适用于各种应用。这些稳压器非常坚固,内置电流限制,热关断和安全区域补偿。通过足够的散热,它们可以提供超过1.0 A的输出电流。这些产品可直接替代流行的MC7800系列,提供增强的ESD保护。 特性 优势 输出电流超过1.0 A 适用于各种各样的应用程序 无需外部组件 设计简单并且非常划算 内部热过载保护 可在各种操作条件下使用 内部短路电流限制 坚固耐用 标准版3 Lea中提供d晶体管封装 出色的功耗 增强型ESD容差:HBM 4 kV(5 V和8 V选项),3 kV(12 V和15 V选项)和MM 400 V 降低最终产品装配过程中受损的风险 这些是无铅设备 符合监管要求且环保 输出晶体管SafeArea补偿 输出电压提供4%容差 对于更严格的公差和扩展的工作范围请参阅MC7800 应用 终端产品 电源 船上监管后 工业和消费者应用 冰箱,空调,家用电器 电视,机顶盒,天线驱动器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 13:02 127次 阅读
NCP7800 线性稳压器 1 A 高PSRR

NUD3105D 继电器驱动器 5.0 V 双通道

备用于切换感应负载,如继电器,螺线管白炽灯和小型直流电机,无需使用空转二极管。该器件集成了所有必需的产品,如MOSFET开关,ESD保护和齐纳钳位。它接受逻辑电平输入,因此允许它由各种设备驱动,包括逻辑门,反相器和微控制器。 特性 在DC之间提供强大的驱动程序接口继电器线圈和敏感逻辑电路 优化开关继电器从3.0 V到5.0 V电压轨 能够驱动额定功率高达2.5 W,5.0 V 的继电器线圈 内部齐纳二极管消除了对续流二极管的需求 内部齐纳钳位路由引起的电流接地以实现更安静的系统操作 低VDS(on)降低系统电流排水 应用 电信:线路卡,调制解调器,答录机和传真 计算机和办公室:复印机,打印机和台式电脑 消费者:电视和录像机,立体声接收器,CD播放器,盒式录音机 工业:小家电,安全系统,自动测试设备,车库门开启器 汽车:5.0V驱动继电器,电机控制,电源锁和灯驱动器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 12:02 222次 阅读
NUD3105D 继电器驱动器 5.0 V 双通道

NUD3105 继电器驱动器 5.0 V 单路

备用于切换电感负载,如继电器,螺线管白炽灯和小型直流电机,无需使用续流二极管。该器件集成了所有必需的产品,如MOSFET开关,ESD保护和齐纳钳位。它接受逻辑电平输入,因此允许它由各种设备驱动,包括逻辑门,反相器和微控制器。 特性 在DC之间提供强大的驱动程序接口继电器线圈和敏感逻辑电路 优化开关继电器从3.0 V到5.0 V电压轨 能够在5.0 V下驱动额定功率高达2.5 W的继电器线圈 内部齐纳二极管消除了对续流二极管的需求 内部齐纳钳位路径感应电流接地更安静系统操作 低V DS(on)减少系统电流消耗 应用 终端产品 继电器Switchi ng 感性负载切换 线路卡,调制解调器,应答机,传真 复印机,打印机,台式电脑 电视和录像机,立体声接收器,CD播放机,盒式录像机 小家电,安全系统,自动测试设备,车库门开启器 5.0 V驱动继电器,电机控制,电源锁,灯驱动器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 11:02 197次 阅读
NUD3105 继电器驱动器 5.0 V 单路

NUD3112 继电器驱动器 12 V

备用于切换感应负载,如继电器,螺线管白炽灯和小型直流电机,无需使用续流二极管。该器件集成了所有必需的产品,如MOSFET开关,ESD保护和齐纳钳位。它接受逻辑电平输入,因此可以由各种设备驱动,包括逻辑门,逆变器和微控制器。 特性 提供强大的驱动程序接口直流继电器线圈和敏感逻辑电路 针对12 V轨开关继电器进行了优化 能够在12 V下驱动额定功率高达6.0 W的继电器线圈 内部齐纳二极管消除了对续流二极管的需求 内部齐纳钳位路由引起的电流接地以实现更安静的系统操作 低VDS(ON)可降低系统电流消耗 应用 电信:线路卡,调制解调器,答录机,传真 消费者:电视和录像机,立体声接收器,CD播放器,盒式磁带 工业:小家电,安全系统,自动测试设备,车库门开启器 计算机和办公室:复印机,打印机,台式电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 11:02 414次 阅读
NUD3112 继电器驱动器 12 V

NCP691 LDO稳压器 1 A 超低压差 带使能

/ NCP691 / NCP692器件设计为极低压降(LDO)1安培线性稳压器。这款新型CMOS VLDO系列在固定电压选项或5.0V至1.25V的可调输出电压范围内提供1A输出电流。这些器件专为空间受限和便携式电池供电应用而设计,并提供许多重要功能,如高PSRR,低静态和地电流消耗,低噪声操作以及短路和热保护。与标准CMOS LDO相比,它们提供增强的ESD保护,旨在与低成本陶瓷电容器一起使用。 NCP691包括一个Enable低功能,NCP692和一个高电平,所有三个产品都采用6引脚DFN3x3封装。 特性 优势 输出电压选项:可调,1.5 V,1.8 V ,2.5 V,3.3 V,5.0 V - 联系工厂获取其他电压选项 最流行的电压选项。其他可根据要求提供。 限流保护 引领更强大的产品 热能关机保护 适合在恶劣环境中使用 没有旁路电容的15 Vrms的典型噪声电压 适用于音频和其他电噪声敏感应用 输入电压低至1.5V 适用于低压输入轨道 1 A时典型的压差为190 mV(Vout = 2.5 V,T J = 25C) 适用于低压输入轨和电池供电应用 低电平有效使能引脚(NCP691器件)高电平有效引脚...
发表于 07-30 09:02 275次 阅读

NCP603 LDO稳压器 300 mA 高性能 具有使能和增强型ESD保护

低压差(LDO)线性稳压器可在固定电压选项下提供300 mA输出电流,或从5.0 V至1.250 V的可调输出电压。它专为便携式电池供电应用而设计,并提供高性能功能例如低功耗操作,快速启用响应时间和低压差。该器件设计用于低成本陶瓷电容器,采用TSOP-5 / SOT23-5封装。 特性 优势 低压差电压 延长电池使用时间。保持更长的监管 3.0%输出电压容差 高性能应用的严格公差 增强型ESD范围(HBM 3.5 kV,MM 400 V) 增强部件抗ESD事件的稳健性 外部电阻可调输出从5.0 V降至1.250 V 快速启用15 us的开启时间 优秀的线路和负载调节 没有旁路电容的50 uVrms的典型噪声电压 摄像机 应用 终端产品 消费者 通讯设备 SMPS后监管 手持式仪器 便携式计算 相机 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 09:02 152次 阅读

NCP605 LDO稳压器 低熔断器 具有增强的ESD保护

/ NCP606低压降(LDO)线性稳压器在固定电压选项下提供超过500 mA的输出电流,或者在5.0 V至1.25 V范围内提供可调输出电压。这些器件专为空间受限和便携而设计电池供电的应用,并提供额外的功能,如高PSRR,低噪音操作,短路和热保护。这些器件设计用于低成本陶瓷电容器,采用DFN6 3x3.3封装。 NCP605的设计没有使能引脚,NCP606设计有使能引脚。 特性 输出电压选项:可调,1.5 V,1.8 V,2.5 V,2.8 V, 3.0 V,3.3 V,5.0 V 外部电阻可调输出,从5.0 V降至1.25 V 电流限制675 mA 低I GND (独立于负载) ±1.5%输出电压容差,适用于所有工作条件(可调) ±2%输出电压容差操作条件(固定) NCP605已修复直接替换LP8345 没有旁路电容的50μVrms的典型噪声电压 增强型ESD额定值:4 kV人体模式(HBM) 400 V Ma中文模型(MM) 这些是无铅设备 应用 终端产品 电池电力电子设备 便携式仪器 硬盘驱动程序 笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 09:02 239次 阅读
NCP605 LDO稳压器 低熔断器 具有增强的ESD保护