关于确保电涌事件不会超过ESD保护电路的额定功率

内部IC与外部TVS保护电路

外部TVS二极管可用于补充IC的内部钳位二极管。硅TVSdiodes的浪涌能力与尺寸有关。外部TVS二极管可以比内部钳位二极管大10倍，但是内部钳位二极管可能无法提供足够的保护。选择TVS二极管的重要参数是导通电压和额定功率。

可以使用齐纳二极管和二极管阵列来创建内部IC ESD保护二极管，如下所示。高压晶体管，过压检测开关和晶闸管也很受欢迎。

齐纳二极管是需要电源浪涌和ESD保护的收发器IC内部保护电路的常用选择。二极管阵列是逻辑IC内部ESD保护电路的常见选择。

下面讨论确保电涌事件不会超过ESD保护电路的额定功率的准则。

TVS二极管导通电压

外部TVS二极管的主要功能是通过降低浪涌电压来限制流经IC的电流。理想的TVS器件将在IC内部电路之前打开，并吸收整个浪涌。

肖特基二极管的正向电压低，并且可能比IC内部的ESD保护电路更早地导通。下图显示了使用肖特基二极管进行ESD保护的示例。

外部二极管阵列通常具有与IC内部ESD保护电路类似的拓扑。但是，两个阵列的开启电压可能不同。

如果到引脚的低电阻路径不重要，则可以使用以下替代电路。电阻迫使大部分电涌流过外部钳位二极管。

二极管阵列的应用提示

二极管阵列将浪涌电流引导到耗散其的电源轨中。使用陶瓷电容器添加击穿电压略高于VDD的雪崩二极管有助于改善保护效果。将雪崩二极管集成到二极管阵列有助于最大程度地减小由于V = LdI / dt公式引起的寄生电感导致的电压尖峰。

应仔细考虑二极管阵列的数据手册中的浪涌额定值，因为浪涌额定值在很大程度上取决于测试方法。

共模失调电压

在使用公共接地系统且具有通过长电缆连接的远程模块的任何系统中都存在潜在的共模偏移问题。当发射器和接收器之间的接地参考之间存在明显的电压差时，就会产生共模电压。下图说明了双向TVS二极管的使用，以补偿共模电压差。

反向驱动保护

当用不同的电压轨连接集成电路的数据线无意中提供了一条路径，该路径可能导致一个集成电路向另一个集成电路供电时，就会出现反向驱动问题。

下图说明了反向驱动器保护的解决方案。这些解决方案提供了一种电流路径，该电流路径将多余的电流从具有较低电压电源轨的集成电路的电源轨引开。

差分输入和输出准则

如果输入信号的平均值等于零电压，则放大器通常具有更好的噪声抑制规格。同样，将噪声信号的平均值偏置到零伏可以减少音频放大器中的嗡嗡声。

单向TVS二极管将趋向于将正信号钳位到+ VBR，将负信号钳位到零电压，且平均值非零。双向TVS二极管会将电压钳位到+/- VBR，平均值为零。下图总结了单向和双向TVS二极管的钳位特性。

编辑：hfy