ESD静电保护介绍系列视频 - 1.6 如何选择合适的ESD器件

欢迎大家来到ESD保护系列视频

在这里 我们会向您介绍与 ESD保护相关的基础知识

本集中 我们将利用之前 学到的知识 来选择ESD二极管

本集是ESD系列介绍的完结篇

您可以登录TI.com/ESD 来 观看所有视频及寻找相关资料

ESD保护的第一步是 量化接口电压范围

以确定ESD二极管的工作电压

第二步是选择极性 单向还是双向二极管

第三步是确定二极管在不干扰 二极管信号接受完整度的情况下

可以达到的最大电容

然后第四步是决定 受保护系统的IC的钳位电压

最后一步是确定 ESD为IEC 61000-4-2 4级

8千伏接触放电 和15千伏空气放电

让我们以USB 2.0为例 介绍一个简单的例子

您已经选择了USB 2.0开关

和电池充电器

但都需要ESD保护

因为它们直接放置在容易 受到ESD冲击的USB插座旁边

第一步是确认接口的电压范围

对USB2.0而言

Vbus 可能达到5伏

所以我们可以确定的是

需要选取的ESD保护二极管的

工作电压需要达到5伏或略微高于5伏

正常工作中 D+和D- 负责传输叉分信号

幅值范围在0到3.6伏之间

所以我会选择工作电压在3.6伏

或者更高的ESD保护二极管

接下来 我们需要 确定ESD二极管的极性配置

在我们希望的应用中

因为Vbus和D+ D-都是 大于等于零的正向信号

所以单向和双向的二极管都是有的

选择单向二极管有助于 提供更好的提供负压保护

而选择双向二极管

可以提供更灵活的设计空间

因为pin脚可以自定义接地

后接I/O口

同理适用于D+与D-

接下来 我们需要确定ESD二极管

应该具有的电容

因为Vbus线路是直流电信号

电容对信号无影响

但对于D+和D-而言

在高速USB中 信号速率可以达到480兆

所以我们需要考虑对电容的影响

虽然最大的ESD电容还取决于

整个系统的电容总预算

但一般而言 我们推荐 该接口的电容小于2.5pF

如果系统中其他 器件具有更高的电容值

那么此处可能 需要选择更小电容的二极管

接下来 我们看看 保护系统所需的钳位电压

在这种情况下 我们需要考虑USB switch

和Battery Charger 能承受的最大电压冲击

我们假设battery charger 在TLP脉冲20伏时

会发生故障 USB

switch在TLP16 脉冲16伏时会发生故障

这意味着为了保护battery charger

顺利通过8000伏的IEC ESD冲击

ESD二极管必须在16安

TLP又小于20伏的钳位电压

同理 为了保护USB switch

ESD二极管必须在

16安TLP时

有小于16伏的钳位电压

请记住 设备的TLP的故障电压

与设备的绝对最大额定电压不相同

绝对最大电压是一个直流电压

而TLP是一个100ns的瞬态

我想指出 很快找到系统所需的

钳位电压并非那么容易

TI已经创建了几种选择工具和指南

来推荐基于接口的解决方案

我们即将完成我们的选型任务

下面我们要做的确保我们选择的芯片

最小能满足IEC 61000—4—2四级的标准

也就是至少千伏的接触放电

和15千伏的空气放电

现在 我们已经确定了 我们ESD二极管的规格

我们可以登录TI.com来 搜索适合我们的产品

对于Vbus来说

TPD1E10B06是一个合格的芯片

对于D+ 和D-来说

则是TPD1E1B04

ESD保护芯片也有 多通道和封装的版本

有时候使用多通道的版本 可以节约更多的[听不清]空间

在这种情况下 诸如ESD122 这样的双通道器件

也将是一个合适的解决方案

非常感谢您观看ESD介绍系列视频

如果您需要更多的信息 可以登录TI.com/ESD

或者在E2E.ti.com提问来

寻求TI ESD专家的帮助

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以确定ESD二极管的工作电压

第二步是选择极性 单向还是双向二极管

第三步是确定二极管在不干扰 二极管信号接受完整度的情况下

可以达到的最大电容

然后第四步是决定 受保护系统的IC的钳位电压

最后一步是确定 ESD为IEC 61000-4-2 4级

8千伏接触放电 和15千伏空气放电

让我们以USB 2.0为例 介绍一个简单的例子

您已经选择了USB 2.0开关

和电池充电器

但都需要ESD保护

因为它们直接放置在容易 受到ESD冲击的USB插座旁边

第一步是确认接口的电压范围

对USB2.0而言

Vbus 可能达到5伏

所以我们可以确定的是

需要选取的ESD保护二极管的

工作电压需要达到5伏或略微高于5伏

正常工作中 D+和D- 负责传输叉分信号

幅值范围在0到3.6伏之间

所以我会选择工作电压在3.6伏

或者更高的ESD保护二极管

接下来 我们需要 确定ESD二极管的极性配置

在我们希望的应用中

因为Vbus和D+ D-都是 大于等于零的正向信号

所以单向和双向的二极管都是有的

选择单向二极管有助于 提供更好的提供负压保护

而选择双向二极管

可以提供更灵活的设计空间

因为pin脚可以自定义接地

后接I/O口

同理适用于D+与D-

接下来 我们需要确定ESD二极管

应该具有的电容

因为Vbus线路是直流电信号

电容对信号无影响

但对于D+和D-而言

在高速USB中 信号速率可以达到480兆

所以我们需要考虑对电容的影响

虽然最大的ESD电容还取决于

整个系统的电容总预算

但一般而言 我们推荐 该接口的电容小于2.5pF

如果系统中其他 器件具有更高的电容值

那么此处可能 需要选择更小电容的二极管

接下来 我们看看 保护系统所需的钳位电压

在这种情况下 我们需要考虑USB switch

和Battery Charger 能承受的最大电压冲击

我们假设battery charger 在TLP脉冲20伏时

会发生故障 USB

switch在TLP16 脉冲16伏时会发生故障

这意味着为了保护battery charger

顺利通过8000伏的IEC ESD冲击

ESD二极管必须在16安

TLP又小于20伏的钳位电压

同理 为了保护USB switch

ESD二极管必须在

16安TLP时

有小于16伏的钳位电压

请记住 设备的TLP的故障电压

与设备的绝对最大额定电压不相同

绝对最大电压是一个直流电压

而TLP是一个100ns的瞬态

我想指出 很快找到系统所需的

钳位电压并非那么容易

TI已经创建了几种选择工具和指南

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我们即将完成我们的选型任务

下面我们要做的确保我们选择的芯片

最小能满足IEC 61000—4—2四级的标准

也就是至少千伏的接触放电

和15千伏的空气放电

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对于Vbus来说

TPD1E10B06是一个合格的芯片

对于D+ 和D-来说

则是TPD1E1B04

ESD保护芯片也有 多通道和封装的版本

有时候使用多通道的版本 可以节约更多的[听不清]空间

在这种情况下 诸如ESD122 这样的双通道器件

也将是一个合适的解决方案

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