嵌入式核心板開發之ESD靜電保護

在電子產品開發中ESD靜電防護是不可或缺的一環，下面就為大家簡單介紹一下，核心板產品開發時有用的ESD二極管知識和技巧。

ESD管的介紹

ESD（Electrostatic Discharge Protection Devices），靜電保護元器件，又稱瞬態電壓抑制二極管陣列（TVS Array），是由多個TVS晶粒或二極管采用不同的布局設計成具有特定功能的多路或單路ESD保護器件，主要應用于各類通信接口靜電保護，比如USB、HDMI、RS485、RS232、VGA、RJ11、RJ45、BNC、SIM、SD等接口中。

ESD靜電二極管特性

1. 低電容：結電容低，通常在PF級別；

2. 快速的響應時間：通常在ps級；

3. 封裝體積小，小型化器件，節約PCB空間；

4. 靈活度高，可以根據應用需求設計電容、封裝形式、浪涌承受能力等參數。

ESD靜電二極管選型指南

1. ESD靜電二極管的截止電壓VRWM要大于等于電路中最高工作電壓；

2. 脈沖峰值電流IPP和最大箝位電壓VC的選擇，要根據線路上可能出現的最大浪涌電流來選擇合適IPP的型號，需要注意的是，此時的VC應小于被保護晶片所能耐受的最大峰值電壓；

3. 用于高速信號的保護時，還要注意所傳輸信號的頻率或傳輸速率，當信號頻率或傳輸速率較高時，應選用低電容系列的ESD靜電二極管；

4. ESD有單向（A）和雙向（C）之分，根據工作的信號進行選擇，單極性的信號可以選擇單向的 ESD或雙向的ESD， 雙極性的信號要選擇雙向的ESD。

選型基本原則

致遠電子嵌入式核心板產品M3568工控核心板，擁有非常成熟的設計案例可供參考，其中的接口均設計了ESD保護電路，并通過了靜電測試，保證產品的持續穩定運行，可以放心使用。

1. 如通用外設串口的ESD設計, 采用通用的低速ESD二極管，截止電壓3.3V，鉗位電壓12V，結電容100pF，通過100歐串阻配合降低峰值電壓，參考設計如下:

圖1 嵌入式核心板M3568 UART口ESD設計參考

2. 如SDIO高速信號的ESD設計, 使用低結電容的高速信號專用ESD保護器件，可令SDIO的通信質量不受影響，參考設計如下:

圖2 嵌入式核心板M3568 SD/MMC設計參考

3. 如HDMI高速信號的ESD設計, 采用HDMI專用的接口保護器件，除了提供ESD防護之外，還能給EDID信號提供隔離和電平轉換，參考設計如下:

圖3 嵌入式核心板M3568 HDMI設計參考

ESD保護設計小結

ESD二極管廣泛應用于通信、安防、工業、汽車、消費類產品、智能穿戴設備等電子產品的通信線及 I/O 口等靜電保護。購買致遠電子的嵌入式核心板產品，即可獲得全面可靠的硬件設計參考和配套軟件驅動。致遠電子提供的配套評估底板均經過嚴格的EMC測試，可提供測試報告。此外致遠電子還會提供貼心的技術支持服務，諸如原理圖檢查、協助故障調試、特殊需求訂制等等，助您掃除產品研發途中的一切障礙。

來源： ZLG