ESD器件选型

big_gun

记得第一次接触ESD选型还是刚毕业进公司的时候，我说对选型不太了解，然后我主管给了一个器件选型的文档我，结果什么地方该用什么ESD器件都有。简直设计必备的buff。应该都是公司前辈总结的excel表。但是有一个缺点：就是没有说明为什么这么选型？只知道什么地方选什么器件，却不知道选器件背后的根本原因也太不符合我的风格了。
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) v% Y1 x: G9 r& p' v; P3 ~* pESD保护原理

7 }" ^* P- j+ `/ `钳位电压


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左图是没有加ESD器件对应下图的红色波形，加了ESD器件对应下图的蓝色波形。从图中，可以明显看出加ESD器件后，由于ESD器件的钳位电压Vclamp将电压钳位至低压，无法对后面的器件造成损伤。
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) Y5 d( D" h2 {ESD 二极管的钳位电压将最终决定下游 IC 是否会受到 ESD 冲击的保护。尽管它是最重要的规范之一，但它不一定能从datasheet找到。确定二极管在受到 IEC ESD 冲击时的真实钳位电压的最简单方法是查看传输线脉冲 (TLP) 响应曲线。下图是 ESD122 TLP 响应曲线的示例，它显示了器件的电流和电压之间的关系。如您所见，当流过器件的电流增加时，器件两端的电压几乎以线性速率增加。



8 H; H2 a4 l1 `6 i% ^1 B) ?; j2kV IEC 冲击 = 4A TLP。
; B) I/ h0 I: l# e2 @5 N* t. t  L. b4kV IEC 冲击 = 8A TLP。
6kV IEC 冲击 = 12A TLP。
8kV IEC 冲击 = 16A TLP。
5 h% P  B- k( ^$ h" ^  D, X. W) A  h
( H7 f% b2 [3 \: E可以从上图中的 TLP 响应曲线推断，在 8kV IEC 61000-4-2 ESD 冲击期间，ESD122 的钳位电压约为 13.5V。换句话说，当发生 8kV IEC 冲击时，您可以预期下游电路将暴露在 13.5V 下大约 100ns。
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一般而言，钳位电压越低，保护性能越好，所以选择ESD二极管时优先查看TLP曲线。
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ESD器件选型

1.计算接口信号幅值的范围来确定ESD保护产品的工作电压
2.根据信号类型决定使用单向或是双向的ESD保护产品
3.根据信号速率决定该接口最大可接受ESD保护产品的电容
4.根据电路系统最大可承受电压冲击，在TLP曲线中寻找对应钳位电压
4 W* z) ?7 k6 S  ~$ F( j& s5.确保ESD保护产品可达到或超过IEC61000-4-2 level 4

ESD选型案例
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/ P. L" M/ q4 a! f  aESD器件小插曲

当初做H项目时，我们测试屏幕I2C时序，发现上升沿太缓，导致时序fail。然后找软件加强I2C的驱动能力，然后他改了一个星期都没搞定。其实软件改的是没问题，是由于屏幕上接了TVS管的容性太大，导致I2C上升沿太缓，软件调到最大依旧没有改善。然后通过将硬件的I2C上拉电阻由高通默认的2.2K改成1.5k就OK了。就是因为TVS管的容值较大，我们默默的坑了软件一周,哈哈哈！所以软件的也可以学学硬件，别被坑了都不知道，嘻嘻嘻！
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dragongfly

还有动态电阻，越小越好，这样泄放越快。在ESD防护中。

CRAZY_argentina

都知道电容会降低信号速度，因此对于高速的信号，结电容要尽量小。