在电路设计时,一般都是需要考虑ESD防护电路的设计的,否则就会非常容易导致电子产品轻易的就被电磁,静电等干扰损坏。
通常设计电路时都会考虑到使用ESD保护元器件来作为基本的工具,但是怎么放,放哪里,放多少个就不是所有人都清楚了,或者有一个非常清晰的概念。
ESD保护电路主要的作用就是减少电压和电流,只要成功的减少了,大部分的IC它自己内部的ESD保护就可以起到剩下要解决的ESD问题。
比如说下图中的一个普通的PIC16控制器,这里显示的是PIC16F616的内部框图,可以看到它的I/O Pin的引脚左侧有两个二极管,它就是内部ESD保护电路。
在ESD作用期间,IC内部的ESD保护可能会达到一个非常高的电压(比如说300V),这个时候如果没有外部ESD保护的话,就会使得芯片IC内部的保护过载并导致损坏设备,所以如果在关键电路上加上了外部ESD保护,就可以起到保护电路的作用,减少电路板设备损坏的风险。
那ESD要如何去进行保护工作呢?这个可以根据实际情况进行相应的调整。
加串联电阻
简单的串联一个电阻到整个ESD保护电路中,可以用于减缓信号的上升时间,并且也能起到改善电路的EMI和SI问题。
不过电阻的阻值选择需要根据实际的IO引脚上的信号允许电流进行选择,不能太大而使得信号受到影响。
引脚到地下拉一个电容
串联一个电容,可以有效的降低相关电路峰值电压,电容越大,提供的保护作用就越大,不过有个例外需要注意,就是低ESR(串联电阻)大陶瓷电容可能会产生振铃(信号发生反射和叠加,使得信号出现振荡波形)。
并且引脚到地串联一个电容,不是适用于所有的情况的,比如不可以把这种方法用于通信或者高速信号,因为电容的加入会使得整体的负载增加,进而对高速信号产生影响。
加入TVS二极管
这是ESD静电保护中用的最多的方法,作用和齐纳二极管(稳压二极管)基本上相同,并且传递速率更快,浪涌额定值更高。
同样的,可以在设计ESD保护电路的时候可以给TVS二极管加上串联电阻,可以达到降低电流并保护TVS二极管的目的。
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