如何选择合适的 ESD 器件

欢迎大家来到ESD保护系列视频 在这里 我们会向您介绍与ESD保护相关的基础知识 本集中 我们将利用之前学到的知识 来选择ESD二极管 本集是ESD系列介绍的完结篇 您可以登录TI.com/ESD 来观看所有视频及寻找相关资料 ESD保护的第一步是量化接口电压范围 以确定ESD二极管的工作电压 第二步是选择极性单向还是双向二极管 第三步是确定二极管在不干扰二极管信号接受完整度的情况下 可以达到的最大电容 然后第四步是决定受保护系统的IC的钳位电压 最后一步是确定ESD为IEC 61000-4-2 4级 8千伏接触放电 和15千伏空气放电 让我们以USB 2.0为例介绍一个简单的例子 您已经选择了USB 2.0开关 和电池充电器 但都需要ESD保护 因为它们直接放置在容易受到ESD冲击的USB插座旁边 第一步是确认接口的电压范围 对USB2.0而言 Vbus 可能达到5伏 所以我们可以确定的是 需要选取的ESD保护二极管的 工作电压需要达到5伏或略微高于5伏 正常工作中 D+和D-负责传输叉分信号 幅值范围在0到3.6伏之间 所以我会选择工作电压在3.6伏 或者更高的ESD保护二极管 接下来 我们需要确定ESD二极管的极性配置 在我们希望的应用中 因为Vbus和D+ D-都是大于等于零的正向信号 所以单向和双向的二极管都是有的 选择单向二极管有助于提供更好的提供负压保护 而选择双向二极管 可以提供更灵活的设计空间 因为pin脚可以自定义接地 后接I/O口 同理适用于D+与D- 接下来 我们需要确定ESD二极管 应该具有的电容 因为Vbus线路是直流电信号 电容对信号无影响 但对于D+和D-而言 在高速USB中信号速率可以达到480兆 所以我们需要考虑对电容的影响 虽然最大的ESD电容还取决于 整个系统的电容总预算 但一般而言 我们推荐该接口的电容小于2.5pF 如果系统中其他器件具有更高的电容值 那么此处可能需要选择更小电容的二极管 接下来 我们看看保护系统所需的钳位电压 在这种情况下我们需要考虑USB switch 和Battery Charger能承受的最大电压冲击 我们假设battery charger在TLP脉冲20伏时 会发生故障 USB switch在TLP16脉冲16伏时会发生故障 这意味着为了保护battery charger 顺利通过8000伏的IEC ESD冲击 ESD二极管必须在16安 TLP又小于20伏的钳位电压 同理 为了保护USB switch ESD二极管必须在 16安TLP时 有小于16伏的钳位电压 请记住 设备的TLP的故障电压 与设备的绝对最大额定电压不相同 绝对最大电压是一个直流电压 而TLP是一个100ns的瞬态 我想指出 很快找到系统所需的 钳位电压并非那么容易 TI已经创建了几种选择工具和指南 来推荐基于接口的解决方案 我们即将完成我们的选型任务 下面我们要做的确保我们选择的芯片 最小能满足IEC61000—4—2四级的标准 也就是至少千伏的接触放电 和15千伏的空气放电 现在 我们已经确定了我们ESD二极管的规格 我们可以登录TI.com来搜索适合我们的产品 对于Vbus来说 TPD1E10B06是一个合格的芯片 对于D+ 和D-来说 则是TPD1E1B04 ESD保护芯片也有多通道和封装的版本 有时候使用多通道的版本可以节约更多的[听不清]空间 在这种情况下 诸如ESD122这样的双通道器件 也将是一个合适的解决方案 非常感谢您观看ESD介绍系列视频 如果您需要更多的信息可以登录TI.com/ESD 或者在E2E.ti.com提问来 寻求TI ESD专家的帮助