如何提高隔離接口模塊的ESD抗擾能力
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隔離模塊應用于各類復雜的工業環境中，以提升總線的抗干擾能力，但設備接口可能會采用端子與外部連接，可能會在安裝、維修過程中有靜電等能量輸入，從而導致隔離模塊損壞。那么該如何避免這樣的問題呢?本文為您揭秘。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/201806/382525.htm帶隔離通信接口的設備，在不同的使用、安裝狀態下，接口會表現出完全不同的ESD特性，了解設備在不同的使用狀態下，ESD對接口的影響的機理，才能有針對性地增加保護器件，提升隔離接口的ESD能力。下面以帶有隔離CAN或RS-485通信接口為例，對常見的設備狀態下，ESD的作用機理進行分析，并提出相應的改善措施。
1. 設備控制側有接保護地，總線側懸空
如圖 1，此狀態下，設備控制側有接入保護地(PE)，總線側參考地懸空，與PE無任何連接。
圖 1
此狀態出現的可能場景：
1. 產品開發測試過程中;
2. 單個產品進行ESD測試時;
3. 設備組網時，控制側已接入保護地，正在進行總線接入或斷開操作時;
4. 設備組網后，總線側未進行接地處理的。
靜電分析：
假設控制側均做了足夠的保護措施，當控制側接口受到靜電放電時，能量通過控制側保護器泄放至PE，對隔離通信接口基本無影響，如圖 2。
圖 2
當總線接口受到靜電放電時，由于總線側懸空，能量只能通過隔離柵的等效電容Ciso進行泄放，由于Ciso非常小，僅有幾皮法至十幾皮法，Ciso被迅速充電，兩端電壓Viso會非常高，幾乎等同于放電電壓，如圖 3。電壓全部施加在隔離接口模塊的隔離柵，若電壓超出了隔離柵的電壓承受范圍，則會導致內部隔離柵損壞。
圖 3
對于一般的隔離接口模塊，隔離柵可承受的靜電放電電壓只有4kV，對于更高等級的6kV或8kV的靜電來說是非常脆弱的，極易出現損壞情況。
改善方法：
為了減輕隔離柵的壓力，可以在隔離柵兩邊增加一個電容Cp， 為靜電能量提供一個低阻抗的路徑。如圖 4，總線側的靜電能量大部分通過此電容泄放至PE，并可以有效降低隔離柵兩側電壓，從而起到保護隔離接口模塊的作用。
圖 4
為了達到良好效果，Cp容值應遠大于Ciso，建議取100pF~1000pF之間。若無安規要求，可與Cp并聯一個大阻值泄放電阻，如1M，以防靜電積累;若有安規要求，一般需要去除泄放電阻，同時選擇安規電容。器件選擇時，注意阻容耐壓需要滿足設備指標要求。
2. 設備控制側懸空，總線側有接保護地
如圖 5，此狀態下，設備控制側參考地懸空，與PE無任何連接，總線側有接入保護地(PE)。
圖 5
此狀態出現的可能場景：
1. 產品開發測試過程中;
2. 單個產品進行ESD測試時;
3. 設備組網時，總線側先接地，控制側未接地時;
4. 設備組網后，控制側未進行接地處理的。
靜電分析：
類似的，當控制側接口受到靜電放電時，由于控制側懸空，能量只能通過隔離柵的等效電容Ciso進行泄放，由于Ciso非常小，兩端電壓Viso會非常高，如圖 6。電壓全部施加在隔離接口模塊的隔離柵，若電壓超出了隔離柵的電壓承受范圍，則會導致內部隔離柵損壞。
圖 6
當總線側接口受到靜電放電時，靜電能量通過隔離接口模塊內部總線側器件泄放至PE，如圖 7。若ESD能量超出了接口模塊內部總線側器件的ESD抗擾能力，總線接口則可能損壞。
圖 7
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