造就產(chǎn)品更牢靠的電路保護方法

　　幾乎所有電子OEM領(lǐng)域的功能密度正在日益增長(cháng)，使寶貴的硅片更易于受到真實(shí)世界的損害。采取花錢(qián)較少的簡(jiǎn)單措施，就可以保護您的產(chǎn)品和您公司的聲望，還能在極端情況下保護您的客戶(hù)。

　　要點(diǎn)
　　產(chǎn)品的聲譽(yù)依賴(lài)于產(chǎn)品的牢靠性。
　　在確定一個(gè)瞬變保護電路之前，要比較你的電路對漏電流和并聯(lián)電容的容限。
　　要將候選保護器件的速度與你打算預防的瞬變的合理模型進(jìn)行比較。
　　要提防在沒(méi)有瞬變源模型和測試方法的情況下就規定瞬變耐受電平的 IC 制造商。單單瞬變耐受電平是不能說(shuō)明什麼問(wèn)題的。

　　閃電與 ESD 脈沖也是難以測量的，其幅度變化范圍很大。各工業(yè)部門(mén)都開(kāi)發(fā)并推廣了各種瞬變源的標準與試驗方法。這些標準盡管在一些重要方面（例如電荷存儲與源阻抗）可能各有不同，但在瞬變對在其它情況下不會(huì )令人懷疑的電路的危害是如何出現的原理上卻是一致的（表 1）。這種表格式的數據反映的情況是不全面的：瞬變波形不是方波，但上升時(shí)間呈快速指數型，下降時(shí)間則是緩慢的指數型，在峰值波幅處幾乎沒(méi)有停留時(shí)間。

　　對于任何易受瞬變影響的給定節點(diǎn)來(lái)說(shuō)，其保護方法必須同時(shí)滿(mǎn)足幾個(gè)要求。這種保護方法必須能將被保護節點(diǎn)箝位在安全電位上。因此，一個(gè)合適的保護器件因其保護的電路類(lèi)型不同而有所不同。保護器件對于瞬變上升沿的響應必須足夠快，以保持節點(diǎn)電壓低于損壞閾值。低電感并聯(lián)器件和低電容串聯(lián)元件都有助于滿(mǎn)足這一要求，但條件是印制電路板的設計要采用良好的高速布線(xiàn)技術(shù)來(lái)實(shí)現保護網(wǎng)絡(luò )。最后，這種保護方法要么必須能吸收瞬變產(chǎn)生的能量，要么必須使該能量在瞬變源阻抗上耗散掉。由于這一原因，OEM 設計師不能總是依賴(lài)于半導體的片上保護單元，而常常必須增加電路板級的保護元件。因此，對某一給定的瞬變類(lèi)型來(lái)說(shuō)，確定其保護方法的第一步就是計算電路必須吸收的總脈沖能量。另外還要考慮可能的重復頻率與升溫時(shí)間常數，以保證箝位元件在關(guān)鍵時(shí)刻不過(guò)熱。
　　最經(jīng)常受影響的節點(diǎn)是一個(gè)系統中暴露在外的端口，其中包括電源入口和信號 I/O 。這些節點(diǎn)可能還包括接近絕緣表面的一些內部節點(diǎn)，鍵盤(pán)和顯示器中的情況就是這樣。瞬變未必產(chǎn)生于某根特定的引腳，從而損壞其相關(guān)電路與某個(gè)子系統連接的引腳上產(chǎn)生的瞬變脈沖可通過(guò)電容耦合到連接其他子系統的引腳上，然后發(fā)生擊穿，或在擊穿之后的電流突變期間，通過(guò)電感耦合到連接其它子系統的引腳上。在這樣的情況下，只保護最初的受害電路是不夠的。例如，如果某個(gè)設備將信號引腳與電源輸入線(xiàn)捆綁在一起，比如說(shuō)由電動(dòng)機引起的電源瞬變就會(huì )耦合到信號節點(diǎn)，但信號幅度有所降低。
　　高速電路的保護之所以具有挑戰性，是因為高速電路對箝位電路另外加到被保護節點(diǎn)的并聯(lián)電容負載很敏感。這就是光纖饋線(xiàn)在高速通信中，甚至對于短距離鏈路（如機架到機架的鏈路）具有吸引力的幾個(gè)原因之一.