談到ESD防護(hù),應(yīng)用最廣泛的是ESD/TVS管,對(duì)于正負(fù)4KV的pin腳不上電ESD測(cè)試,也可以僅僅依靠nf級(jí)電容完成ESD防護(hù)。下面以一篇實(shí)際案例進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)驗(yàn)要求:正負(fù)4KV對(duì)產(chǎn)品connector的Pin腳進(jìn)行ESD測(cè)試,connector中的地腳接地;
ESD實(shí)驗(yàn)前后RCL值不大于10%。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:發(fā)現(xiàn)有個(gè)別pin實(shí)驗(yàn)前后的RCL差值超出了10%。
現(xiàn)象分析:對(duì)比實(shí)驗(yàn)pass和實(shí)驗(yàn)fail的pin腳接口電路發(fā)現(xiàn),能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)的都是接口有10nf電容(無(wú)ESD管/TVS管),未通過(guò)實(shí)驗(yàn)的都是接口未添加任何保護(hù)電路的(接口是三極管的基級(jí)輸入,查了三極管規(guī)格書(shū),是可以通過(guò)HBM模式下的4KV的管腳ESD測(cè)試,但是實(shí)驗(yàn)還是失效了),于是給未通過(guò)該項(xiàng)測(cè)試的pin腳加入10nf對(duì)地電容,重新測(cè)試該項(xiàng)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)通過(guò)。
問(wèn)題分析:
根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靜電放電的電流標(biāo)準(zhǔn)模型為:
電流具有小于1ns的上升沿,通過(guò)上升沿跟最大帶寬的計(jì)算公式0.35/tr,可得最大帶寬約為500MHz。
靜電產(chǎn)生的輻射場(chǎng)是由放電電流產(chǎn)生的輻射電磁場(chǎng),根據(jù)人體-金屬模型,接觸放電時(shí)的波形和頻譜圖如下所示:
從頻譜圖可以看出頻率的峰值是40MHz左右。對(duì)比電容諧振特性曲線圖:
發(fā)現(xiàn)10nf電容對(duì)應(yīng)的諧振點(diǎn)最為接近40MHz,所以最終選擇10nf的電容。
查閱相關(guān)資料,因?yàn)殡娙莸哪蛪褐迪拗?,Q=CU,在放電等級(jí)很高的情況下,是可能導(dǎo)致電容放電失效的,網(wǎng)上的說(shuō)法是不能高于4KV(HBM模型)。
思考總結(jié):
1.接口的保護(hù)電路,對(duì)于ESD放電等級(jí)要求不高的情況下,可以考慮僅僅使用電容保護(hù),優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜;
2.對(duì)于高速信號(hào)的接口電路,10nf的電容可能就不一定適用了;
3.對(duì)于芯片datasheet中的ESD放電等級(jí)一定要通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
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