ESD保護器原理
　　電路保護元件存在幾種技術(shù)，當選擇電路保護元件時，若設(shè)計師選擇不當?shù)谋Ｗo器件將只能提供錯誤的安全概念。電路保護元件的選擇應(yīng)根據(jù)所要保護的布線情況、可用 的電路板空間以及被保護電路的電特性來決定。此外，了解保護元件的特性知識也非常必要，需要考慮的重要因素之一是器件的箝位電壓。所謂箝位電壓是在ESD 器件里跨在瞬變電壓消除器(TVS)上的電壓，它是被保護IC的應(yīng)變電壓。 　　因為利用先進工藝技術(shù)制造的IC電路里氧化層比較薄，柵極氧化層更易受到損害。這意味著較高的箝位電壓將在被保護IC器件上產(chǎn)生較高的應(yīng)變電壓，并且增加了失效的概率。
　　很多保護元件都被設(shè)計成可吸收大量的能量，由于元件結(jié)構(gòu)或設(shè)計上的原因也導(dǎo)致其具有很高的箝位電壓。由于變阻器的箝位電壓太高，他們不能夠提供有效的ESD 保護。此外，由于變阻器的高電容他們也不能給高速數(shù)據(jù)線路提供保護。TVS二極管正是為解決此問題而產(chǎn)生的，它已成為保護便攜電子設(shè)備的關(guān)鍵性技術(shù)。
　　TVS二極管是專門設(shè)計用于吸收ESD能量并且保護系統(tǒng)免遭ESD損害的固態(tài)元件。如果應(yīng)用得當，TVS二極管將限制跨在被保護器件上的電壓剛好高過額定工作電壓，但是卻遠低于破壞閾值電壓。
　　ESD保護器應(yīng)用
　　1.底部連接器的應(yīng)用
　　底部連接器設(shè)計廣泛應(yīng)用在移動消費類產(chǎn)品上，目前市場上應(yīng)用產(chǎn)品主要為移動電話、PDA、DSC(數(shù)碼相機)以及MP3等便攜產(chǎn)品。
　　由于是直流回路，可選用高電容器件。此端口可能會受到高能量的沖擊，可以選用集成了TVS和過流保護功能的器件。
　　如圖1所示，是便攜產(chǎn)品的底部連接器保護電路的示意圖，其中的數(shù)據(jù)線保護IC為NZQA5V6XV5T1、NZQA6V2XV5T1、 NZQA6V8XV5T1、NZQA8V2XV5T1、NZQA5V6AXV5T1、NZQA6V8AXV5T1、MSQA6V1W5T2、 SMF05T1和NSQA6V8AW5T2。
　　以上產(chǎn)品都帶4個單相獨立線路ESD保護，其中MSQA系列、NSQA系列和SMF05的封裝 形式是SC-88A，NZQA系列的封裝形式是SOT-553。其中NZQA5V6XV5是5.6V單向式TVS保護器件；NZQA6V2XV5是 6.2V單向式TVS保護器件；NZQA6V8XV5是6.8V單向式TVS保護器件；NZQA6V8AXV5是6.8V單向式、低電容TVS保護器件； NUP4102XV6是14V雙向式、低電容TVS。這些SOT5xx封裝的TVS器件均針對260℃回焊溫度處理工藝生產(chǎn)，符合100%無鉛和靜電放電 保護的要求，比傳統(tǒng)的SC88封裝減少電路板空間達36%，降低厚度40%，適合用于對電路板空間要求嚴格的便攜設(shè)備，如手機、數(shù)碼相機、MP3播放器。
　　2 RJ-45(10/100M以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)) 　　55.gif
　　RJ-45接口廣泛應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)連接的接口設(shè)備上，典型的應(yīng)用就是10/100M以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。
　　如圖2所示，RJ-45數(shù)據(jù)線保護主要應(yīng)用了安森美公司的低電容瞬態(tài)電壓抑制二極管--SL05，工作電壓是5V。實際上該公司有一系列的SLXX產(chǎn)品，產(chǎn) 品從SL05到SL24，工作電壓覆蓋5V、12V、15V、24V。符合IEC 61000-4-2(ESD)15kV(空氣)8kV(接觸)/IEC 61000-4-4(EFT)40A(5/50ns)/IEC 61000-4-5(Lightning)12A(8/20us)標準，除了用在LAN/WAN設(shè)備上，還適合用于高速數(shù)據(jù)線保護，移動電話和USB端口 的保護。
　　3. 視頻線路的保護
　　目前視頻常見的輸出端口設(shè)計有D-SUB(如圖3)、DVI (28線)、SCART(19線)和D-TERMINAL(主要日系產(chǎn)品在用)。視頻數(shù)據(jù)線具有高數(shù)據(jù)傳輸率，數(shù)據(jù)傳輸率高達480Mbps，有的視頻數(shù) 據(jù)傳輸率達到1G以上，因而要選擇低電容LCTVS，它通常是將一個低電容二極管與TVS二極管串聯(lián)，以降低整個線路的電容(可低于3pF)，達到高速率 回路的要求。ONSEMI半導(dǎo)體公司的SRDA05-4具有良好的低電容特性，能夠提供4路ESD保護，而它的后繼產(chǎn)品SRDA05-6能夠提供多達6路ESD保護。SRDA05-X系列產(chǎn)品適用于所有高速通訊線路的保護。
　　4. SIM卡數(shù)據(jù)線路保護
　　SIM卡數(shù)據(jù)線路保護一直是各個公司的產(chǎn)品重點,而且專門為此類端口設(shè)計的集ESD(TVS)/EMI/RFI防護于一個芯片的器件，充分體現(xiàn)了片式器件的無限集成方案。
　　在針對不同用途選擇器件時，要避免使器件工作在其設(shè)計參數(shù)極限附近，還應(yīng)根據(jù)被保護回路的特征及可能承受ESD沖擊的特征選用反應(yīng)速度足夠快、敏感度足夠高的器件，這對于有效發(fā)揮保護器件的作用十分關(guān)鍵，另外集成了其它功能的器件也應(yīng)當首先考慮。 　　66.gif
　　眾多半導(dǎo)體廠商提供了多種不同的TVS二極管封裝形式，尤其是像SOT23和SC-70，以及與芯片同等大小的倒裝芯片之類的微型封裝，在板上只占約4.8mm2的 位置，卻可以同時保護多個線路。最近的許多新產(chǎn)品更是適應(yīng)便攜設(shè)備高集成度、小型化要求，將EMI/RFI/ESD保護集成在一個器件中，不但可以有效縮 小空間，還大大減少了成本，降低了器件采購成本和加工成本，對于同時需要這幾種保護功能的端口來說，可謂設(shè)計者的首選(圖4)。
　　5. USB保護
　　一般USB的ESD保護分上行(圖5)和下行(圖6)兩種情況。針對USB 1.1的ESD保護下行主要采用了NUF2101，上行ESD保護采用STF202或者NUF2221W1T2。這些產(chǎn)品即能滿足USB線路終端的ESD保護，還具有良好的濾波功能。
　　6. 音頻/揚聲器數(shù)據(jù)線路保護
　　在音頻數(shù)據(jù)線路保護方面(圖6)，由于音頻回路的信號速率比較低，對器件電容的要求不太高，100pF左右都是可以接受的。有的手機設(shè)計中將耳機和麥克風合 在一起，有的則是分立線路。前一種情況可以選擇單路TVS，而后一種情況如果兩個回路是鄰近的，則可以選用多路TVS陣列，只用一個器件就能完成兩個回路 的保護。
　　7. 按鍵/開關(guān)
　　對于按鍵和開關(guān)回路，這些回路的數(shù)據(jù)率很低，對器件的電容沒有特殊要求，用普通的TVS陣列都可以勝任。