专题简介

ESD脉冲、电源瞬变、浪涌等现象是损坏芯片的主要原因。【NXP半导体】及【安森美半导体】提供各种类型的ESD/TVS保护二极管, 非常适用于对抗ESD及其他电压突变脉冲。这些器件最多可以保护18个数据通道,最大可抵抗30kV的尖峰脉冲. 其引脚容抗可低至1pF,非常适合保护高速(可达200MHz以上)数据线,由于他们的小体积及非常小的漏电流,因此也适用于一些对空间及功耗要求严格的场合,如电池供电及手持设备。

    ESD/TVS主要参数
  VRWM,VBR,Vc,Ipp,Cd是ESD/TVS器件选型的重要参数。
VRWM反向工作电压
  VRWM反向工作电压(Reverse work Max voltage),ESD器件在标称的VRWM电压范围内能够正常对数据线进行保护,如果线上电压超过VRWM,ESD器件将处于其他状态。
VBR最小击穿电压
  VBR是TVS最小的击穿电压,当TVS流过规定的IR(反向电流)时,TVS 两极所测量到的电压,此时二极管处于低阻抗导通状态,一般情况下VBR高于VRWM
Vc箝位电压
  Vc箝位电压指在特定的Ipp电流时,脉冲电压通过ESD保护器件后所被箝位的电压。PESD5V0L2BT在Ipp为1A时Vc为10V,如果1000V的瞬间干扰信号经过PESD5V0L2BT,线上电压将被箝位在10V以下。
PPP峰值脉冲功率
  PPP峰值脉冲功率为ESD器件上瞬间通过的最大功率值。如图所示,NUP2105的峰值功率为350W@8/20us,是指8/20us脉冲波(8us达到100%Ipp,20us达到50%Ipp),保护器件能够承受的最大功率为350w。
Cd 结电容
  Cd为ESD/TVS器件的引脚寄生电容,通信速率越高,线路上使用的ESD保护 器件的结电容要越低,否则将破坏数据信号。如图所示,PRTR5V0U2X的Cd远低于1pf,非常适合用于USB2.0等高速通信场合。
单向保护及双向保护
  如图所示,单向保护器件仅能对正脉冲或者负脉冲进行防护,而双向保护器件一端接要保护的线路,一端接地,无论来自反向还是来自正向的ESD脉冲均被释放,更有效地保护了IC。
    ESD/TVS选型参考

ESD电流产生的场可直接穿透设备,或通过孔洞、缝隙、输入输出电缆等耦合到敏感电路。ESD电流在系统中流动时,激发路径中所经过的天线,导致产生波长从几厘米到数百米的辐射波,这些辐射能量产生的电磁噪声将损坏电子设备或骚扰它们的运行。触摸屏,按键,SIM卡,SD卡,USB口,音频,VGA/DVI等产品及接口在日常生活中随处可见,当静电存储体接触或者热插拔这些接口时,静电很容易通过这些接口作用于PCB板上的IC,因此存在此类接口的产品应用注意防护ESD。

适用于USB2.0/以太网的ESD器件
  USB端口/以太网端口是常见的热插拔系统,极易受到由用户或空气放电造成的ESD影响。静电可以损害USB/以太网集成电路及周边IC。瞬态抑制二极管阵列NUP4202具有极低的线容抗及良好的滤波功能,非常适合USB 2.0或者USB 1.1元件的ESD防护。NXP的PRTR5V0U4D,PRTR5V0U8S,具有极低的引脚容抗,及多路通道,非常适合高速以太网的应用。
适用于音频/视频接口的ESD器件
  MP3、MP4、GPS、手机、数码相框、机顶盒、电视机等产品均具有音频/视频接口,长期的、频繁的热插拔极有可能对板上IC造成损坏。NXP的IP4770CZ16系列器件内置电平转换,缓冲器,终端电阻,非常适合视频接口的ESD防护。NXP的PRTR5V0U4D引脚容抗远低于1pf,及多路通道,适合音频接口的ESD防护。
 
 
适用于汽车电子的ESD器件
  CAN总线及LIN总线早期应用 于汽车电子中,目前两种总线已经广泛应用各种中短距离总线场所,如工控、汽车电子等恶劣环境中。NXP半导体的PESD1CAN及安森美半导体的NUP1105非常适合应用于此类场合。
适用于电源通道的ESD、TVS器件
  PESD5V0L2BT等器件满足ESD标准IEC61000-4-2,及浪涌冲击标准IEC61000-4-5,因此不仅可以应用于接口ESD保护,还可以应用于电源引脚上的干扰保护。
 

安森美半导体多年以来专注于电源IC及电路保护IC的的研发设计。该公司提供多种类型的ESD/TVS器件供客户选择。

新款的NUC2401MN集成了高带宽差分滤波、固体共模带宽抑制衰减等功能,远优于典型的电磁干扰(EMI)滤波器及分立可选方案,同时有助显著减少元件数量。

NP系列过压保护芯片,可以保护高速xDSL驱动器及其他芯片免受雷击和ESD冲击的损害。先进的硅结构技术使NP系列产品拥有最小化的尺寸,能够快速应对ESD冲击、高能量浪涌冲击。

NXP半导体作为业界知名的ESD保护器件供应商,设计了多款ESD保护器件供客户选择,如PESD,PRTR,IP系列。PESD系列适合较大的冲击电流应用场合,如CAN、485、电源接口。PRTR系列适合USB,以太网,SD卡等高速通信、多路通道的应用场合。

IP系列是NXP为手持电子设备和消费类电子产品保护高速通讯端口而推出的,不但包含ESD保护功能,还集成了EMI滤波、电平切换、缓冲等功能。使之满足成本和电路板空间都有苛刻要求的应用,如:手机,VGA,LCD TV,HDMI,USB,音频,视频,TCP/IP,STB,LVDS等。

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