根据高频电路信号特性和ESD防护能力的要求来选用不同的防护器件和不同的防护中路结构,防护器件的结电容需要满足表1的要求,防护电路的开启电压(触发电压)和箱位电压(或二极管导通电压)应大于高频信号可能的比较大峰值电压,陕西RS485接口ESD保护元件电容,同时要远远小于被保护器件的ESD或值电乐,ESD防护电路的响应时间要小于被保护器件的响应时间。高频信号频率低于1GHz,陕西RS485接口ESD保护元件电容,可以直接选用低容值的双向TVS管进行ESD防护,如果信号功率小,陕西RS485接口ESD保护元件电容,峰值电平低于二极管的正向导通电压,也可以直接选用低容值的快速开关二极管两个反向并联后进行双向ESD防护,如果信号峰值电平高于二极管的正向导通电压,应采用两个快速开关二极管反向串联后进行双向ESD防护。ESD静电保护元件的浪涌防护等级可用IPP这个参数来表示。陕西RS485接口ESD保护元件电容
防护管一般和被保护电路并联。防护管的串联寄生电感会阻止ESD脉冲泻放到地,降低ESD防护能力。防护管的结电容产生的容抗和被保护电路I/0端口的特征阻抗并联,当防护管的结电容较大时,在高频下的容抗较小,会严重改变接口的的阻抗特性和频谱特性。防护器件的结电容是影响信号质量的主要因素,在高频接口要求防护器件的结电容要尽量小。现在各种电浪涌防护管的结电容要做到很小(小于2pF)还有较大难度,因此现有的防护器件直接用于GHz和Gbps以上的高频接口的ESD防护将对信号质量产生不可容忍的影响。防护器件要具有双极性(双向)防护功能,其响应时间小于ns级时,对ESD脉冲才具有较好的防护效果,响应速度越快其防护效果越好。防护管的箱位电压(或导通电压)低于高频信号峰值电平时也会对高频信号产生限幅效应,箝位电压过高则ESD防护效果差,这增加了较高峰值能量的高频接口的ESD防护电路设计的难度。陕西RS485接口ESD保护元件电容电阻不单独用于芯片的静电保护,它往往用于辅助的静电保护,如芯片***级保护和第二级保护之间的限流电阻。
防静电的四项基本原则是:原则一:等电位连接,与敏感器件接触的导体实现等电位连接,避免因导全带静电发生放电;原则二:静电源控制,绝缘材料的静电通过连接地和等电位连接无法消除,因此必须对敏感器件周边进行静电源控制;原则三:静电源包装,出ESD防护区的器件必须使用防静电包装,以防外界静电源的影响;原则四,ESD防护措施不能降低安全水准,如安全与之***,安全第一。静电是一种客观的自然现象,产生的方式多种,如接触、摩擦、剥离等。静电防护技术,如电子工业、半导体、石油工业、兵器工业、纺织工业、橡胶工业以及兴航与***领域的静电危害,寻求减少静电造成的损失。
高频接口ESD防护电路的综合设计法根据高频电路的信号特征和ESD防护要求灵活选用各种防护器件、以及各种防护电路的组合形成防护效果好且高频性能好的ESD防护电路。如TVS、开关二极管、R/L/C等元件以及二极管串并联、匹配设计、滤波、隔离、衰减等措施可以同时使用在同一防护电路中,通过灵活的选择搭配,并有效利用高频电路的匹配手段设计***的防护电路。如图4,电感!和TVS并联在输入端具有较好的ESD防护效果,其并联谐振的高阻特性改善了端口的驻波性能,隔离电容和电阻衰减器也能起到ESD防护和改善驻波的作用。ESD静电保护元件被广泛应用于各类通信接口。
在高频接口还可以采用电阻衰减网络和LC滤波电路形成ESD保护。电阻衰减网络在很宽的频带范围都有较好的适应性,但是它在衰减ESD脉冲的同时,对高频信号进行同比例衰减,改变了电路系统的增益分配,而且在低噪声要求的高频接口不能采用此方法。从图1的ESD频谱可见,数百MHz以下的高频接口很难使用滤波方法实现ESD防护,只有在GHz以上的高频接口且使用LC高通滤波器才具有可实现性。适用于高频信号接口的ESD防护电路必须有很小的并联结电容、较小的串联电感和很快的响应速度,这对防护器件参数的选取、PCB布局的寄生参数控制、阻抗匹配以及布板面积都有较高的要求,实际实现起来并不简单。典型的机器模型对小电阻放电的波形, 峰值电流可达几百安培,持续时间决定于放电通路的电感为几百纳秒。陕西RS485接口ESD保护元件电容
ESD静电保护元件一般为硅基材料器件,相应速度可做到ps级。陕西RS485接口ESD保护元件电容
ESD静电放电机器模型,机器模型的等效电路与人体模型相似,但等效电容是200pF,等效电阻为0,机器模型与人体模型的差异较大,实际上机器的储电电容变化较大,但为了描述的统一,取200pF。由于机器模型放电时没有电阻,且储电电容大于人体模式,同等电压对器件的损害,机器模式远大于人体模型。静电放电充电器件模型,半导体器件主要采用三种封装型式(金属、陶瓷、塑料)。它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中,由于管壳与其它绝缘材料(如包装用的塑料袋、传递用的塑料容器等)相互磨擦,就会使管壳带电。器件本身作为电容器的一个极板而存贮电荷。CDM模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时,发生对地放电引起器件失效而建立的。陕西RS485接口ESD保护元件电容
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