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福建HDMI接口ESD保護元件原理

來源: 發布時間:2023-08-23

人體放電模型(HBM)是靜電放電(ESD)模型的一種,是分析電子元件對靜電放電耐受性特性時,**常使用的模型。人體放電模型是模擬帶有靜電的人碰到電子元件時,在幾百納秒(ns)的時間內產生數安培的瞬間放電電流。對2千伏的ESD放電電壓而言,其瞬間放電電流的尖峰值大約是1.33安培。1.HBM:HumanBodyModel,人體模型:該模型表征人體帶電接觸器件放電,Rb為等效人體電阻,Cb為等效人體電容。等效電路如下圖。圖中同時給出了器件HBM模型的ESD等級。ESD放電具有高頻、快速放電特性,對防護器件的響應速度要求較高。福建HDMI接口ESD保護元件原理

對于ESD,我們應該如何進行一個選型呢?ESD主要分為四類:TVS二極管、壓敏電阻、MLCC、ESD抑制器,各個器件的應用場景也不太一樣,我們**常用的esd器件就是tvs二極管了。1)工作電壓選擇ESD器件應該選擇系統工作電壓小于ESD器件的工作電壓(VRWM),例如系統是0~5V,那么我們應該選擇工作電壓(VRWM)大于5V的TVS。2)信號類型單向ESD器件和雙向ESD器件的選擇,雙向ESD器件可以通過正負擊穿電壓(VBR)的信號,而單向ESD器件只可以通過正擊穿電壓(VBR)的信號,如果通過負的就會造成ESD器件擊穿。3)寄生電容ESD器件是有寄生電容的,如圖是寄生電容對高速電路接口的影響,寄生電容會影響電平的上升和下降速度,影響輸出后的信號。4)根據電路系統的比較大承受電壓沖擊,選擇適合的鉗位電壓;5)確保ESD器件可達到或超過IEC61000-4-2level4。天津BNC接口ESD保護元件電容ESD靜電保護元件一般為硅基材料器件,相應速度可做到ps級。

降低防護器件結電容的設計方法當防護器件的并聯結電容較大時,將對高頻信號產生“衰耗”作用,此時需要改進防護電路的設計,降低結電容對信號質量的影響。常用的設計方法有;A二極管偏置法二極管結電容隨反向偏升高而降低,對防護一極管施加話當的反向偏壓可適用更高頻率電路。B.二極管串聯法一-兩個相同防護二極管串聯可使接入電容減小一半。C阻抗匹配法一-當防護二極管的結電容太大,可以對防護器件并聯小電感,使之和二極管結電容并聯諧振在工作信號頻率點,這時保護電路對工作頻率呈高阻抗,從而減小對高頻電路四配的影響,并有利于加強防護。

在高頻接口還可以采用電阻衰減網絡和LC濾波電路形成ESD保護。電阻衰減網絡在很寬的頻帶范圍都有較好的適應性,但是它在衰減ESD脈沖的同時,對高頻信號進行同比例衰減,改變了電路系統的增益分配,而且在低噪聲要求的高頻接口不能采用此方法。從圖1的ESD頻譜可見,數百MHz以下的高頻接口很難使用濾波方法實現ESD防護,只有在GHz以上的高頻接口且使用LC高通濾波器才具有可實現性。適用于高頻信號接口的ESD防護電路必須有很小的并聯結電容、較小的串聯電感和很快的響應速度,這對防護器件參數的選取、PCB布局的寄生參數控制、阻抗匹配以及布板面積都有較高的要求,實際實現起來并不簡單。SCR器件是除正向Diode外抗ESD能力**強的器件。

人體帶電的控制(1)在有防爆要求的車間內,不得使用塑料、橡膠等絕緣地面,并盡可能保持濕潤。操作人員應穿防靜電鞋,以減少人體帶電。如鋪有地毯應夾織金屬絲,并與自來水管等接地體連接,以盡快導除靜電。(2)在易燃易爆場所,工作人員不應穿合成纖維織物的衣服。(3)易燃易爆場所的坐椅不宜采用人造革之類的高阻材料制造。(4)對高壓帶電體應加屏蔽,人體應避免與高速噴射的氣體接近,以防靜電感應。避免靜電過量積累有幾種簡單易行的方法:***,到自然環境中去。有條件的話,在地上赤足運動一下,因為常見的鞋底都屬絕緣體,身體無法和大地直接接觸,也就無法釋放身上積累的靜電。第二,盡量少穿化纖類衣物,或者選用經過防靜電處理的衣物。貼身衣服、被褥一定要選用純棉制品或真絲制品。同時,遠離化纖地毯。第三,秋冬季要保持一定的室內濕度,這樣靜電就不容易積累。室內放上一盆清水或擺放些花草,可以緩解空氣中的靜電積累和灰塵吸附。第四,長時間用電腦或看電視后,要及時清洗裸露的皮膚,多洗手、勤洗臉,對消除皮膚上的靜電很有好處。第五,多飲水,同時補充鈣質和維生素c,減輕靜電對人帶來的影響。電阻不單獨用于芯片的靜電保護,它往往用于輔助的靜電保護,如芯片***級保護和第二級保護之間的限流電阻。天津HDMI接口ESD保護元件參數

ESD靜電保護元件可以做成陣列式,同時保護幾路數據線免遭ESD的損壞。福建HDMI接口ESD保護元件原理

現行的 IEC61000—4—2標準規定 的測試方法和實驗平 臺仍存在一定局限性,需進一步研究 和改進 。ESD協 會 WG14、ANSIC63.16和 IECSC77BWG9等標準化 國際組織都在努力提高靜電放 電抗擾度測試 的一致性,對現有標準展 開***的討論和完善 。但是我國相關領域 的工作開展不多。現行的 ESD抗擾度實驗標準是沿用原 IEC標準,對標準的制定和修改工作沒有與國際接軌 ,從而在 ESD抗擾度測試方面仍然落后于西方發達國家。我過也在積極的開展研究靜電放電測試方面的相關標準,成立了各項標準委員會。福建HDMI接口ESD保護元件原理

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