掌握ESD保護技巧，提高電子產品可靠性

電子產品設計中必須遵循抗靜電釋放(ESD)的設計規則，因為大多數電子產品在生命周期內99%的時間都會處于一個ESD環境中，ESD干擾會導致設備鎖死、復位、數據丟失或可靠性下降。在ESD的破壞中，靜電會對I/O端口造成毀滅性損害，有可能造成數據位重影、產品損壞直至造成電子設備“硬故障”或元器件損壞。所以工程師需要考慮設計中的ESD問題并掌握解決之道。         電子工程專輯網站邀請安森美半導體集成電源器件部亞太區市場策略經理吳錦嘉賓，主持了有關《便攜式和USB應用中的ESD保護》的網上專題研討，以幫助工程師解決設計中遇到的ESD問題。         吳錦虹認為目前便攜產品中越來越多的采用低功率邏輯芯片，由于金屬氧化半導體（MOS)電介質擊穿和雙極反向結電流的限制，這些邏輯芯片對ESD非常敏感。控制I/O端口(USB端口、以太網端口等)的IC芯片更不例外，因為它們大多數都是以CMOS工藝為基礎來設計和制造的，這導致IC芯片對ESD造成的損害非常敏感。 另外，大多數的I/O端口(尤其是USB端口)都是熱插拔系統，極易受到由用戶或空氣放電造成的ESD影響。由此可見，ESD保護在當今的便攜和USB應用中是非常必要的。吳錦虹特別針對USB應用設備提出了解決方案.         有工程師對T1/E1接口設計中加裝TVS器件后的保護作用提出疑問，吳錦虹認為在電源線上增加TVS器件有助于解決來自電源端口的ESD問題，并強調TVS要連接到電源的Vcc和地以防止電源出現ESD干擾。         在回答工程師提出的有關綜合考慮ESD保護的問題時，吳錦虹認為綜合考慮ESD保護要從三個方面入手：1、芯片的ESD容量；2、PCB版圖設計；3、機械設計。他表示好的PCB版圖設計應該盡量增大接地面積、縮短PCB走線，他特別強調TVS陣列可以有效解決ESD問題。         針對ESD引起的共模干擾，吳錦虹指出通常可以使用共模扼流圈或TVS陣列來解決ESD問題和完成EMI濾波，在電路中共模扼流圈串行連接，TVS并行接在電路中。除考慮用器件解決ESD問題外，我們也可以遵循一些基本規則來解決PCB的ESD問題：         1、盡可能使用多層PCB 相對于雙面PCB而言，地平面和電源平面以及排列緊密的信號線-地線間距能夠減小共模阻抗(common impedance)和感性耦合，使之達到雙面PCB的1/10到1/100。         2、盡量地將每一個信號層都緊靠一個電源層或地線層。對于頂層和底層表面都有元器件、具有很短連接線以及許多填充地的高密度PCB，可以考慮使用內層線。大多數的信號線以及電源和地平面都在內層上，因而類似于具備屏蔽功能的法拉第盒。         3、對于雙面PCB來說，要采用緊密交織的電源和地柵格。通常的解決原則是要通過測試-解決問題-重新測試這樣的周期，每一個周期都可能至少影響到一塊PCB的設計。在PCB設計過程中，通過預測可以將絕大多數設計修改僅限于增減元器件。

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