掌握ESD保護技巧，提高電子產(chǎn)品可靠性

　　電子產(chǎn)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(chǎn)品在生命周期內99%的時(shí)間都會(huì )處于一個(gè)ESD環(huán)境中，ESD干擾會(huì )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(huì )對I/O端口造成毀滅性損害，有可能造成數據位重影、產(chǎn)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(wèn)題并掌握解決之道。
　　
　　電子工程專(zhuān)輯網(wǎng)站邀請安森美半導體集成電源器件部亞太區市場(chǎng)策略經(jīng)理吳錦嘉賓，主持了有關(guān)《便攜式和USB應用中的ESD保護》的網(wǎng)上專(zhuān)題研討，以幫助工程師解決設計中遇到的ESD問(wèn)題。
　　
　　吳錦虹認為目前便攜產(chǎn)品中越來(lái)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(zhì)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?？刂艻/O端口(USB端口、以太網(wǎng)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(lái)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(hù)或空氣放電造成的ESD影響。由此可見(jiàn)，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(wèn)，吳錦虹認為在電源線(xiàn)上增加TVS器件有助于解決來(lái)自電源端口的ESD問(wèn)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(guān)綜合考慮ESD保護的問(wèn)題時(shí)，吳錦虹認為綜合考慮ESD保護要從三個(gè)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(xiàn)，他特別強調TVS陣列可以有效解決ESD問(wèn)題。
　　
　　針對ESD引起的共模干擾，吳錦虹指出通?？梢允褂霉材６罅魅騎VS陣列來(lái)解決ESD問(wèn)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(wèn)題外，我們也可以遵循一些基本規則來(lái)解決PCB的ESD問(wèn)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(xiàn)-地線(xiàn)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(gè)信號層都緊靠一個(gè)電源層或地線(xiàn)層。對于頂層和底層表面都有元器件、具有很短連接線(xiàn)以及許多填充地的高密度PCB，可以考慮使用內層線(xiàn)。大多數的信號線(xiàn)以及電源和地平面都在內層上，因而類(lèi)似于具備屏蔽功能的法拉第盒。
　　
　　3、對于雙面PCB來(lái)說(shuō)，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(guò)測試-解決問(wèn)題-重新測試這樣的周期，每一個(gè)周期都可能至少影響到一塊PCB的設計。在PCB設計過(guò)程中，通過(guò)預測可以將絕大多數設計修改僅限于增減元器件。