ESD器件保護(hù)原理及選型

通常情況ESD保護(hù)電路如下

當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有干擾，正常工作時(shí)，ESD器件可以忽略，幾乎不起作用

當(dāng)外部接口電壓超過(guò)ESD器件的擊穿電壓（VBR）,ESD器件開(kāi)始起作用，并將電流分流到地。

實(shí)際ESD器件的工作電壓（VRWM）與擊穿電壓（VBR）的區(qū)別，選擇ESD器件應(yīng)該選擇系統(tǒng)工作電壓小于ESD器件的工作電壓（VRWM），

例如系統(tǒng)是0~5V，那么我們應(yīng)該選擇工作電壓（VRWM）大于5V的TVS。

單向ESD器件和雙向ESD器件，雙向ESD器件可以通過(guò)正負(fù)擊穿電壓（VBR）的信號(hào)，而單向ESD器件只可以通過(guò)正擊穿電壓（VBR）的信號(hào)，如果通過(guò)負(fù)的就會(huì)造成ESD器件擊穿。

雙向ESD器件和單向ESD器件的特點(diǎn)，單向ESD器件對(duì)于負(fù)壓的保護(hù)更好。

幾種ESD模型及其放電曲線。

IEC 61000-4-2等級(jí)為日常接觸等級(jí)，正常分為四級(jí)

但是ESD器件符合IEC 61000-4-2時(shí)，只代表ESD器件本身的防護(hù)，不代表后級(jí)電路能承受相應(yīng)的沖擊。鉗位電壓是衡量ESD器件保護(hù)電路系統(tǒng)的能力。鉗位電壓即當(dāng)外部受到?jīng)_擊，后級(jí)電路通過(guò)ESD器件后受到的沖擊。如圖紅色為沖擊，藍(lán)色為沖擊過(guò)ESD器件后的鉗位電壓。我們可以根據(jù)自己系統(tǒng)需求選擇鉗位電壓。

實(shí)際應(yīng)用中，ESD器件是有寄生電容的，如圖是寄生電容對(duì)高速電路接口的影響，寄生電容會(huì)影響電平的上升和下降速度，例如USB3.0、HDMI等等。

在ESD器件選型時(shí)寄生電容可以根據(jù)應(yīng)用接口選擇，如下圖

ESD器件選型步驟

1.計(jì)算接口信號(hào)幅值的范圍來(lái)確定ESD器件的工作電壓；

2.根據(jù)信號(hào)類型決定使用單向或者雙向ESD器件;

3.根據(jù)信號(hào)速率決定該接口能承受的最大寄生電容；

4.根據(jù)電路系統(tǒng)的最大承受電壓沖擊，選擇適合的鉗位電壓；

5.確保ESD器件可達(dá)到或超過(guò)IEC 61000-4-2 level4。

例如USB2.0接口保護(hù)電路：

審核編輯：湯梓紅