ESD器件选型

big_gun

记得第一次接触ESD选型还是刚毕业进公司的时候，我说对选型不太了解，然后我主管给了一个器件选型的文档我，结果什么地方该用什么ESD器件都有。简直设计必备的buff。应该都是公司前辈总结的excel表。但是有一个缺点：就是没有说明为什么这么选型？只知道什么地方选什么器件，却不知道选器件背后的根本原因也太不符合我的风格了。

- h8 @7 m! K$ n' u$ g+ cESD保护原理
! X5 p* c: X% `( t6 {  U- ~1 H7 x
钳位电压
2 r, g' W$ s& N% ^  z

1 e* L  [; U0 X/ z+ }4 j. T
左图是没有加ESD器件对应下图的红色波形，加了ESD器件对应下图的蓝色波形。从图中，可以明显看出加ESD器件后，由于ESD器件的钳位电压Vclamp将电压钳位至低压，无法对后面的器件造成损伤。
3 V) z3 ~, s' Q* E5 C& A

0 j9 \* C! b# M8 [: LESD 二极管的钳位电压将最终决定下游 IC 是否会受到 ESD 冲击的保护。尽管它是最重要的规范之一，但它不一定能从datasheet找到。确定二极管在受到 IEC ESD 冲击时的真实钳位电压的最简单方法是查看传输线脉冲 (TLP) 响应曲线。下图是 ESD122 TLP 响应曲线的示例，它显示了器件的电流和电压之间的关系。如您所见，当流过器件的电流增加时，器件两端的电压几乎以线性速率增加。
* c8 n% t' z1 N' a, [
* u; x+ z+ N4 ?; K- i- `7 ]: U1 V
  V4 x+ l9 o& E& X
2kV IEC 冲击 = 4A TLP。
1 q3 Q9 j3 y! b$ d2 I3 f4kV IEC 冲击 = 8A TLP。
6kV IEC 冲击 = 12A TLP。
8kV IEC 冲击 = 16A TLP。
' a, @/ }* s0 s5 P
可以从上图中的 TLP 响应曲线推断，在 8kV IEC 61000-4-2 ESD 冲击期间，ESD122 的钳位电压约为 13.5V。换句话说，当发生 8kV IEC 冲击时，您可以预期下游电路将暴露在 13.5V 下大约 100ns。

一般而言，钳位电压越低，保护性能越好，所以选择ESD二极管时优先查看TLP曲线。

ESD器件选型

1.计算接口信号幅值的范围来确定ESD保护产品的工作电压
, |" [- T9 K- O! h2.根据信号类型决定使用单向或是双向的ESD保护产品
3.根据信号速率决定该接口最大可接受ESD保护产品的电容
4.根据电路系统最大可承受电压冲击，在TLP曲线中寻找对应钳位电压
+ q4 t4 v; a# j* a( r, `: X5.确保ESD保护产品可达到或超过IEC61000-4-2 level 4

ESD选型案例
) j# `/ W6 Q! d8 J% @$ {
4 i. B  w/ R4 C

, A+ S7 r( e, x! m; G( hESD器件小插曲
( P: I& k; D: h
. B+ {3 X$ `4 H' }' J' c当初做H项目时，我们测试屏幕I2C时序，发现上升沿太缓，导致时序fail。然后找软件加强I2C的驱动能力，然后他改了一个星期都没搞定。其实软件改的是没问题，是由于屏幕上接了TVS管的容性太大，导致I2C上升沿太缓，软件调到最大依旧没有改善。然后通过将硬件的I2C上拉电阻由高通默认的2.2K改成1.5k就OK了。就是因为TVS管的容值较大，我们默默的坑了软件一周,哈哈哈！所以软件的也可以学学硬件，别被坑了都不知道，嘻嘻嘻！

dragongfly

还有动态电阻，越小越好，这样泄放越快。在ESD防护中。

CRAZY_argentina

都知道电容会降低信号速度，因此对于高速的信号，结电容要尽量小。