Texas Instruments ESD451 ±30kV ESD保护二极管是一款双向ESD保护二极管，用于保护数据线路和其他I/O端口。ESD451的额定ESD冲击消散值高达±30kV，符合IEC 61000-4-2国际标准（高于4级）。该器件具有0.5pF（典型值）IO电容，可为USB 3.0等协议提供高速接口保护。超低的动态电阻 (0.19Ω) 和钳位电压（16A TLP时为10.4V）可针对瞬态事件提供系统级保护。

数据手册：*附件：Texas Instruments ESD451 ±30kV ESD保护二极管数据手册.pdf

±30kV ESD额定值和6.2A浪涌提供强大的瞬态保护，采用微型封装，用于保护便携式电子产品和其他空间受限应用（例如可穿戴设备）中的5.5V电源轨和数据线。Texas Instruments ESD451采用行业标准0201 (DPL) 封装。

特性

• IEC 61000-4-2 4级ESD保护
  • ±30kV接触放电
  • ±30kV气隙放电
• IEC 61000-4-5浪涌保护
  • 6.2A (8/20µs)
• IO电容
  • 0.5pF（典型值）
• 直流击穿电压：8V（典型值）
• 超低漏电流：50nA（最大值）
• 超低的ESD钳位电压
  • 16A TLP时为10.4V
  • RDYN为0.19Ω（I/O至GND）
• 低插入损耗：3.5GHz（-3dB带宽）
• 支持速率高达7Gbps的高速接口
• 工业温度范围：–55°C至+150°C
• 节省空间的行业标准0201占位面积 (0.6mm × 0.3mm × 0.3mm)

功能框图

ESD451 ±30kV ESD保护二极管技术解析与应用指南

一、产品概述与核心特性

ESD451是德州仪器(TI)推出的一款双向ESD保护二极管，采用超小尺寸0201封装(0.6mm×0.3mm×0.3mm)，专为保护高速数据线和I/O端口设计。该器件具有业界领先的ESD防护性能，符合IEC 61000-4-2 Level 4标准。

‌关键特性‌：

• ‌超强ESD防护‌：±30kV接触放电/空气放电保护能力
• ‌低电容设计‌：仅0.5pF典型I/O电容，支持高达7Gbps的高速接口
• ‌卓越钳位性能‌：动态电阻仅0.19Ω，16A TLP下钳位电压10.4V
• ‌宽温工作‌：工业级温度范围(-55°C至+150°C)
• ‌低漏电流‌：最大50nA反向漏电流

二、典型应用场景

2.1 消费电子领域

• 智能音箱和可穿戴设备
• 笔记本电脑和显示器接口保护
• 零售自动化和支付终端

2.2 高速接口保护

• USB 3.0/3.1接口
• HDMI 1.4/2.0和DisplayPort
• SIM卡接口电路

2.3 工业应用

• 真空机器人控制系统
• 便携式测试测量设备
• 工业自动化I/O模块

三、电气特性与性能参数

3.1 绝对最大额定值

参数	数值	单位
峰值脉冲功率(8/20μs)	57	W
峰值脉冲电流(8/20μs)	6	A
工作环境温度	-55至150	°C

3.2 ESD防护等级

• ‌IEC 61000-4-2‌：±30kV接触/空气放电
• ‌ 人体模型(HBM) ‌：±2500V
• ‌ 充电设备模型(CDM) ‌：±1000V

3.3 关键电气参数

• 反向工作电压：±5.5V
• 击穿电压：7-9V(1mA条件下)
• 动态电阻：0.19Ω典型值
• 插入损耗：3.5GHz(-3dB带宽)

四、封装与引脚配置

ESD451采用2引脚X2SON(DPL)封装，尺寸仅为0.6mm×0.3mm：

‌引脚功能‌：

1. ‌IO‌：ESD保护通道(双向)
2. ‌IO‌：ESD保护通道(双向)

‌布局建议‌：

• 器件应尽可能靠近被保护接口放置
• 保持短而宽的接地路径
• 避免保护器件与被保护线路间存在分支走线

五、设计要点与应用指南

5.1 电路配置方案

ESD451可采用两种典型配置：

1. ‌单端保护‌：一个引脚接信号线，另一个引脚接地
2. ‌差分保护‌：两个引脚分别接差分对信号线

5.2 参数选择依据

• ‌电容影响‌：0.5pF电容对7Gbps信号影响可忽略
• ‌钳位电压‌：10.4V@16A确保保护敏感IC
• ‌布局优化‌：信号路径长度应小于1/10波长

5.3 可靠性设计

• 确保工作电压不超过±5.5V限制
• 高温环境下需考虑漏电流增加的影响
• 多次ESD冲击后应检查保护性能

六、性能曲线解析

6.1 TLP特性曲线

• 正负向TLP曲线显示优异的对称性
• 16A电流下钳位电压仅10.4V
• 动态电阻低至0.19Ω

6.2 频率响应

• -3dB带宽达3.5GHz
• 7Gbps信号插入损耗<0.5dB
• 电容随偏置电压变化极小

6.3 温度特性

• -55°C至150°C范围内电容稳定性优异
• 高温下漏电流仍低于规格限值

七、选型与替代建议

7.1 替代方案比较

参数	ESD451	竞品A	竞品B
ESD等级	±30kV	±25kV	±20kV
电容	0.5pF	0.8pF	1.2pF
动态电阻	0.19Ω	0.3Ω	0.5Ω
封装尺寸	0201	0201	0402

7.2 升级路径

对于更高要求的应用，可考虑：

• 多通道集成保护器件
• 更低电容(0.3pF)的ESD保护方案
• 支持更高电压(12V)的防护器件