便攜式設(shè)備的ESD保護(hù)十分重要，而TVS二極管是一種十分有效的保護(hù)器件，與其它器件相比有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但在應(yīng)用時(shí)應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同的保護(hù)對(duì)象來(lái)選用器件，因?yàn)椴煌亩丝诳赡苁艿降撵o電沖擊有所不同，不同器件要求的保護(hù)程度也有不同。要注意相應(yīng)的參數(shù)鑒別以及各個(gè)生產(chǎn)商的不同設(shè)計(jì)，同時(shí)還要進(jìn)行合理的PCB布局。本文介紹在便攜式設(shè)備的ESD保護(hù)中如何應(yīng)用TVS二極管器件。
便攜式設(shè)備如筆記本電腦、手機(jī)、PDA、MP3播放器等，由于頻繁與人體接觸極易受到靜電放電(ESD)的沖擊，如果沒(méi)有選擇合適的保護(hù)器件，可能會(huì)造成機(jī)器性能不穩(wěn)定，或者損壞。更壞的情況是查不出確切的原因，使用戶(hù)誤認(rèn)為是產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題而損壞企業(yè)信譽(yù)。
一般情況下，對(duì)此類(lèi)設(shè)備暴露在外面可能與人體接觸的端口都要求進(jìn)行防靜電保護(hù)， 如鍵盤(pán)、電源接口、數(shù)據(jù)口、I/O口等等。現(xiàn)在比較通用的ESD標(biāo)準(zhǔn)是IEC61000-4-2，應(yīng)用人體靜電模式，測(cè)試電壓的范圍為2kV～15kV (空氣放電)，峰值電流最高為20A/ns，整個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間不超過(guò)60ns。在這樣的脈沖下所產(chǎn)生的能量總共不超過(guò)幾百個(gè)微焦?fàn)枺珔s足以損壞敏感元器件。
便攜式設(shè)備所采用的IC器件大多是高集成度、小體積產(chǎn)品，精密的加工工藝使硅晶氧化層非常薄，因而更易擊穿，有的在20V左右就會(huì)受到損傷。傳統(tǒng)的保護(hù)方法已不再普遍適用，有的甚至還會(huì)造成對(duì)設(shè)備性能的干擾。
對(duì)于便攜式設(shè)備來(lái)說(shuō)，各類(lèi)集成電路的復(fù)雜性和精密度的提高使它們對(duì)ESD也更加敏感，以往的通用回路設(shè)計(jì)也不再適合。在使用TVS二極管保護(hù)ESD損害的同時(shí)，必須配合合理的PCB布局。
首先是要避免自感。對(duì)于ESD這樣巨變突發(fā)的脈沖，很可能會(huì)在回路中引起寄生自感，進(jìn)而對(duì)回路形成強(qiáng)大的電壓沖擊，并可能超 出IC的承受極限而造成損傷。負(fù)載產(chǎn)生的自感電壓與電源變化強(qiáng)度成正比，ESD沖擊的瞬變特征易于誘發(fā)高強(qiáng)自感。減小寄生自感的基本原則是盡可能縮短分流 回路，必須考慮到包括接地回路、TVS和被保護(hù)線(xiàn)路之間的回路以及由接口到TVS的通路等所有因素。所以TVS器件應(yīng)與接口盡量接近，與被保護(hù)線(xiàn)路盡量接 近，這樣才會(huì)減少自感耦合到其它鄰近線(xiàn)路上的機(jī)會(huì)。
另外可應(yīng)用下述原則對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行優(yōu)化：
1．避免在保護(hù)線(xiàn)路附近走比較關(guān)鍵的信號(hào)線(xiàn)；
2．盡量將接口安排在同一個(gè)邊上；
3．避免被保護(hù)回路和未實(shí)施保護(hù)的回路并聯(lián)；
4．各類(lèi)信號(hào)線(xiàn)及其饋線(xiàn)所形成的回路所環(huán)繞面積要盡量小，必要時(shí)可考慮改變信號(hào)線(xiàn)或接地線(xiàn)的位置；
5．將接口信號(hào)線(xiàn)路和接地線(xiàn)路直接接到保護(hù)器件上，然后再進(jìn)入回路的其它部分；
6．將復(fù)位、中斷、控制信號(hào)遠(yuǎn)離輸入/輸出口，遠(yuǎn)離PCB的邊緣；
7．在可能的地方都加入接地點(diǎn)；
8．采用高集成度器件，二極管陣列不但可以大大節(jié)約線(xiàn)路板上的空間，而且減少了由于回路復(fù)雜可能誘發(fā)的寄生性線(xiàn)路自感的影響。
使用TVS二極管對(duì)便攜設(shè)備實(shí)施ESD保護(hù)是一種方便、有效和可靠性高的途徑，根據(jù)具體用途合理選擇參數(shù)和集成度是成功應(yīng)用的關(guān)鍵，另外優(yōu)化的PCB設(shè)計(jì)也是必不可少的。
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