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【技術分享】嵌入式核心板開發之ESD靜電保護

ZLG致遠電子 ? 2023-01-14 10:47 ? 次閱讀

電子產品開發中ESD靜電防護是不可或缺的一環,下面就為大家簡單介紹一下,核心板產品開發時有用的ESD二極管知識和技巧。

75faa500-92c2-11ed-ad0d-dac502259ad0.jpg ESD管的介紹

ESD(Electrostatic Discharge Protection Devices),靜電保護元器件,又稱瞬態電壓抑制二極管陣列(TVS Array),是由多個TVS晶粒或二極管采用不同的布局設計成具有特定功能的多路或單路ESD保護器件,主要應用于各類通信接口靜電保護,比如USBHDMIRS485RS232、VGA、RJ11RJ45、BNC、SIM、SD等接口中。


75faa500-92c2-11ed-ad0d-dac502259ad0.jpg ESD靜電二極管特性

電容:結電容低,通常在PF級別;

快速的響應時間:通常在ps級;

封裝體積小,小型化器件,節約PCB空間;

靈活度高,可以根據應用需求設計電容、封裝形式、浪涌承受能力等參數


75faa500-92c2-11ed-ad0d-dac502259ad0.jpg ESD靜電二極管選型指南

  1. ESD靜電二極管的截止電壓VRWM要大于等于電路中最高工作電壓;
  2. 脈沖峰值電流IPP和最大箝位電壓VC的選擇,要根據線路上可能出現的最大浪涌電流來選擇合適IPP的型號,需要注意的是,此時的VC應小于被保護晶片所能耐受的最大峰值電壓;
  3. 用于高速信號的保護時,還要注意所傳輸信號的頻率或傳輸速率,當信號頻率或傳輸速率較高時,應選用低電容系列的ESD靜電二極管;
  4. ESD有單向(A)和雙向(C)之分,根據工作的信號進行選擇,單極性的信號可以選擇單向的 ESD或雙向的ESD,雙極性的信號要選擇雙向的ESD。


75faa500-92c2-11ed-ad0d-dac502259ad0.jpg 選型基本原則

致遠電子嵌入式核心板產品M3568工控核心板,擁有非常成熟的設計案例可供參考,其中的接口均設計了ESD保護電路,并通過了靜電測試,保證產品的持續穩定運行,可以放心使用。

1. 如通用外設串口的ESD設計,采用通用的低速ESD二極管,截止電壓3.3V,鉗位電壓12V,結電容100pF,通過100歐串阻配合降低峰值電壓,參考設計如下:

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圖1 嵌入式核心板M3568UART口ESD設計參考

2. 如SDIO高速信號的ESD設計, 使用低結電容的高速信號專用ESD保護器件,可令SDIO的通信質量不受影響,參考設計如下:

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圖2 嵌入式核心板M3568SD/MMC設計參考

3.如HDMI高速信號的ESD設計,采用HDMI專用的接口保護器件,除了提供ESD防護之外,還能給EDID信號提供隔離和電平轉換,參考設計如下:

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圖3嵌入式核心板M3568HDMI設計參考


75faa500-92c2-11ed-ad0d-dac502259ad0.jpg ESD保護設計小結

ESD二極管廣泛應用于通信、安防、工業、汽車、消費類產品、智能穿戴設備等電子產品的通信線及 I/O 口等靜電保護。購買致遠電子的嵌入式核心板產品,即可獲得全面可靠的硬件設計參考和配套軟件驅動。致遠電子提供的配套評估底板均經過嚴格的EMC測試,可提供測試報告。此外致遠電子還會提供貼心的技術支持服務,諸如原理圖檢查、協助故障調試、特殊需求訂制等等,助您掃除產品研發途中的一切障礙。

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