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。

ESD保护原理

钳位电压
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3 U! A. C! {& r8 N$ `9 n% j
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+ b3 c7 A, B; S! P! `) N0 P' u% E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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8 h' L  z: w0 a. ~# L
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。
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4 Q( Y, Z* k! x! _- X' Z" U# t2kV IEC 冲击 = 4A TLP。
: i6 y* D) _6 y4 |2 _4kV IEC 冲击 = 8A TLP。
6kV IEC 冲击 = 12A TLP。
8kV IEC 冲击 = 16A TLP。

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。
( h% V+ T/ |$ C; A3 k& j
' s3 z7 v; B2 p$ g2 }7 k5 f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。
+ s; I$ ~9 r. k4 |$ }
0 Y( T4 w& R4 \- jESD器件选型

1 T. a: o4 @0 L% j6 U1.计算接口信号幅值的范围来确定ESD保护产品的工作电压
4 d: g5 i0 _, b- I, N2.根据信号类型决定使用单向或是双向的ESD保护产品
, e. @3 e9 D9 W1 y' f3.根据信号速率决定该接口最大可接受ESD保护产品的电容
% O- C& T/ L. A% n9 |4 C+ H4.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
5.确保ESD保护产品可达到或超过IEC61000-4-2 level 4

! K4 b/ Z& p, c% a- H$ ~7 WESD选型案例



ESD器件小插曲
8 `0 N/ ~( L& o5 |& j! Z* x3 Y
* j( R" K- P7 U2 d/ _5 i2 Y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！
( u" M2 G$ u8 H, c! `, l/ l

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。