ESD防护之电容妙用

发布于：2021-11-09 08:58:09 来自：电气工程/继电保护 [复制转发]

谈到ESD防护，应用最广泛的是ESD/TVS管，对于正负4KV的pin脚不上电ESD测试，也可以仅仅依靠nf级电容完成ESD防护。下面以一篇实际案例进行说明。

实验要求： 正负4KV对产品connector的Pin脚进行ESD测试，connector中的地脚接地；

ESD实验前后RCL值不大于10%。

实验现象： 发现有个别pin实验前后的RCL差值超出了10%。

现象分析： 对比实验pass和实验fail的pin脚接口电路发现， 能够通过实验的都是接口有10nf电容 （无ESD管/TVS管），未通过实验的都是接口未添加任何保护电路的（接口是三极管的基级输入，查了三极管规格书，是可以通过HBM模式下的4KV的管脚ESD测试，但是实验还是失效了），于是给未通过该项测试的pin脚加入10nf对地电容，重新测试该项实验，实验通过。

问题分析：

根据国际标准静电放电的电流标准模型为：

电流具有小于1ns的上升沿，通过上升沿跟最大带宽的计算公式0.35/tr，可得最大带宽约为500MHz。

静电产生的辐射场是由放电电流产生的辐射电磁场，根据人体-金属模型，接触放电时的波形和频谱图如下所示：

从频谱图可以看出频率的峰值是40MHz左右。对比电容谐振特性曲线图：

发现10nf电容对应的谐振点最为接近40MHz，所以最终选择10nf的电容。

查阅相关资料，因为电容的耐压值限制，Q=CU，在放电等级很高的情况下，是可能导致电容放电失效的，网上的说法是不能高于4KV（HBM模型）。

思考总结：

1.接口的保护电路，对于ESD放电等级要求不高的情况下，可以考虑仅仅使用电容保护，优点是价格便宜；

2.对于高速信号的接口电路，10nf的电容可能就不一定适用了；

3.对于芯片datasheet中的ESD放电等级一定要通过实验进行验证。

以上仅是个人的一些见解，欢迎大家提出宝贵建议，多多交流，谢谢。

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