6.如何选择ESD保护

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欢迎观看 “ESD 要点”系列视频，

该系列视频将介绍

静电放电保护 相关基础内容。

在今天的视频中， 我们将利用之前所学

来选择 ESD 二极管。

本视频是由六部分组成的 “ESD 要点”系列视频的

总结篇。

您还可以访问 TI.com/ESD 观看本系列其他视频

并了解更多信息。

选择 ESD 的第一步是

量化接口的电压范围，

从而确定 ESD 二极管的 工作电压，即 VOWM。

第二步是决定

首选单向二极管

还是双向二极管。

第三步是确定 在不干扰接口信号的

情况下二极管可具有的

最大电容。

之后，确定保护系统

所需的钳位电压。

最后一步是确认 ESD 二极管的等级

至少为 IES 61000-4-2 4 级，

即 8kv 接触放电和 15kv 空气间隙放电。

让我们直接以 简单的 USB 2.0 为例。

您已经选择了 USB 2.0 开关和电池

充电器，但两者 都需要 ESD 保护，

因为它们直接 放在 USB 插座旁边，

容易受到 ESD 冲击。

第一步是查看 线路的电压范围。

对于 USB 2.0， Vbus 可高达 5 伏。

因此，我们知道 ESD 二极管的工作电压

必须为 5 伏 或略高于 5 伏。

在正常运行期间， D+/D- 线路传输数据，

差分信号在 0 到 3.6 伏之间。

因此，工作电压 应为 3.6 伏或略高于

3.6 伏。

接下来，我们需要确定

偏好的 ESD 极性配置。

在此应用中，单向

和双向二极管都适用，

因为在正常运行期间， Vbus 和 D+/D- 电压

始终大于或等于 0。

虽然单向二极管会

提供更好的 负压钳位保护装置，

但单通道 双向 ESD 二极管

能灵活地将任何引脚

接地，并将另一个 引脚连接到 I/O，

因为它是对称的。

这同样适用于 D+ 和 D-。

接下来，我们需要确定

ESD 二极管电容大小。

由于 Vbus 是 直流电源信号，

电容不会影响其性能。

然而，对于高速 USB， D+/D- 可以达到

480 兆位/秒，所以应该

考虑电容。

最终，最大 ESD 电容

取决于整体 系统电容预算，

但通常情况下， 我们建议该接口的

二极管电容小于

2.5 皮法。

如果整个系统具有更多 电容，则可能需要较低

电容。

接下来，我们 来看看保护系统所需的

钳位电压，在本例中为

电池充电器和 USB 开关。

假设我们已知， 电池充电器在

20 伏的 TLP 脉冲下 发生故障，USB 开关

在 16 伏的 TLP 脉冲下发生故障。

这意味着，为了保护 电池充电器免受 8kv ESD

冲击，ESD 二极管在 16 安培 TLP 下的

钳位电压必须 小于 20 伏。

同样，为了 保护 USB 开关，

ESD 二极管在 16 安培 TLP 下的

钳位电压必须 小于 16 伏。

请记住，器件的 TLP 故障电压不同于

器件的绝对最大

额定电压。

绝对最大电压 为直流电压，

TLP 为 100 纳秒瞬态。

另外，找到系统所需的

钳位电压并非易事。

因此，为节省时间， TI 创建了几个选择工具

和指南，来基于 不同的接口推荐

解决方案。

最后，

我们需要确保 ESD 二极管的 IEC 61000-4-2

参数达到或超过 4 级， 即 8kv 接触放电以及

15kv 空气间隙放电。

我们现在已经确定 ESD 二极管的规格，

可以访问 TI.com 浏览符合这些参数的

器件。

在本例中，TPD1E10B06 适用于 Vbus，

TPD1E01B04 适用于 D+/D-。

ESD 保护二极管 也有不同的通道

和封装，有时多通道器件

可节省空间。

在本例中，双通道 器件，如 ESD122

也是合适的解决方案，

可以节省成本。

感谢您观看 “ESD 要点”系列视频。

如需了解更多信息， 请访问 TI.com/ESD，

或通过 E2E.ti.com 联系我们的 ESD 专家。

谢谢观看。

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欢迎观看 “ESD 要点”系列视频，

该系列视频将介绍

静电放电保护 相关基础内容。

在今天的视频中， 我们将利用之前所学

来选择 ESD 二极管。

本视频是由六部分组成的 “ESD 要点”系列视频的

总结篇。

您还可以访问 TI.com/ESD 观看本系列其他视频

并了解更多信息。

选择 ESD 的第一步是

量化接口的电压范围，

从而确定 ESD 二极管的 工作电压，即 VOWM。

第二步是决定

首选单向二极管

还是双向二极管。

第三步是确定 在不干扰接口信号的

情况下二极管可具有的

最大电容。

之后，确定保护系统

所需的钳位电压。

最后一步是确认 ESD 二极管的等级

至少为 IES 61000-4-2 4 级，

即 8kv 接触放电和 15kv 空气间隙放电。

让我们直接以 简单的 USB 2.0 为例。

您已经选择了 USB 2.0 开关和电池

充电器，但两者 都需要 ESD 保护，

因为它们直接 放在 USB 插座旁边，

容易受到 ESD 冲击。

第一步是查看 线路的电压范围。

对于 USB 2.0， Vbus 可高达 5 伏。

因此，我们知道 ESD 二极管的工作电压

必须为 5 伏 或略高于 5 伏。

在正常运行期间， D+/D- 线路传输数据，

差分信号在 0 到 3.6 伏之间。

因此，工作电压 应为 3.6 伏或略高于

3.6 伏。

接下来，我们需要确定

偏好的 ESD 极性配置。

在此应用中，单向

和双向二极管都适用，

因为在正常运行期间， Vbus 和 D+/D- 电压

始终大于或等于 0。

虽然单向二极管会

提供更好的 负压钳位保护装置，

但单通道 双向 ESD 二极管

能灵活地将任何引脚

接地，并将另一个 引脚连接到 I/O，

因为它是对称的。

这同样适用于 D+ 和 D-。

接下来，我们需要确定

ESD 二极管电容大小。

由于 Vbus 是 直流电源信号，

电容不会影响其性能。

然而，对于高速 USB， D+/D- 可以达到

480 兆位/秒，所以应该

考虑电容。

最终，最大 ESD 电容

取决于整体 系统电容预算，

但通常情况下， 我们建议该接口的

二极管电容小于

2.5 皮法。

如果整个系统具有更多 电容，则可能需要较低

电容。

接下来，我们 来看看保护系统所需的

钳位电压，在本例中为

电池充电器和 USB 开关。

假设我们已知， 电池充电器在

20 伏的 TLP 脉冲下 发生故障，USB 开关

在 16 伏的 TLP 脉冲下发生故障。

这意味着，为了保护 电池充电器免受 8kv ESD

冲击，ESD 二极管在 16 安培 TLP 下的

钳位电压必须 小于 20 伏。

同样，为了 保护 USB 开关，

ESD 二极管在 16 安培 TLP 下的

钳位电压必须 小于 16 伏。

请记住，器件的 TLP 故障电压不同于

器件的绝对最大

额定电压。

绝对最大电压 为直流电压，

TLP 为 100 纳秒瞬态。

另外，找到系统所需的

钳位电压并非易事。

因此，为节省时间， TI 创建了几个选择工具

和指南，来基于 不同的接口推荐

解决方案。

最后，

我们需要确保 ESD 二极管的 IEC 61000-4-2

参数达到或超过 4 级， 即 8kv 接触放电以及

15kv 空气间隙放电。

我们现在已经确定 ESD 二极管的规格，

可以访问 TI.com 浏览符合这些参数的

器件。

在本例中，TPD1E10B06 适用于 Vbus，

TPD1E01B04 适用于 D+/D-。

ESD 保护二极管 也有不同的通道

和封装，有时多通道器件

可节省空间。

在本例中，双通道 器件，如 ESD122

也是合适的解决方案，

可以节省成本。

感谢您观看 “ESD 要点”系列视频。

如需了解更多信息， 请访问 TI.com/ESD，

或通过 E2E.ti.com 联系我们的 ESD 专家。

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