要如何應用TVS二極管優化ESD防護電路

便攜式設備的ESD保護十分重要，而TVS二極管是一種十分有效的保護器件，與其它器件相比有其獨特的優勢，但在應用時應當針對不同的保護對象來選用器件，因為不同的端口可能受到的靜電沖擊有所不同，不同器件要求的保護程度也有不同。要注意相應的參數鑒別以及各個生產商的不同設計，同時還要進行合理的PCB布局。本文介紹在便攜式設備的ESD保護中如何應用TVS二極管器件。

便攜式設備如筆記本電腦、手機、PDA、MP3播放器等，由于頻繁與人體接觸極易受到靜電放電(ESD)的沖擊，如果沒有選擇合適的保護器件，可能會造成機器性能不穩定，或者損壞。更壞的情況是查不出確切的原因，使用戶誤認為是產品質量問題而損壞企業信譽。

一般情況下，對此類設備暴露在外面可能與人體接觸的端口都要求進行防靜電保護， 如鍵盤、電源接口、數據口、I/O口等等。現在比較通用的ESD標準是IEC61000-4-2，應用人體靜電模式，測試電壓的范圍為2kV～15kV (空氣放電)，峰值電流最高為20A/ns，整個脈沖持續時間不超過60ns。在這樣的脈沖下所產生的能量總共不超過幾百個微焦爾，但卻足以損壞敏感元器件。

便攜式設備所采用的IC器件大多是高集成度、小體積產品，精密的加工工藝使硅晶氧化層非常薄，因而更易擊穿，有的在20V左右就會受到損傷。傳統的保護方法已不再普遍適用，有的甚至還會造成對設備性能的干擾。

對于便攜式設備來說，各類集成電路的復雜性和精密度的提高使它們對ESD也更加敏感，以往的通用回路設計也不再適合。在使用TVS二極管保護ESD損害的同時，必須配合合理的PCB布局。

首先是要避免自感。對于ESD這樣巨變突發的脈沖，很可能會在回路中引起寄生自感，進而對回路形成強大的電壓沖擊，并可能超 出IC的承受極限而造成損傷。負載產生的自感電壓與電源變化強度成正比，ESD沖擊的瞬變特征易于誘發高強自感。減小寄生自感的基本原則是盡可能縮短分流 回路，必須考慮到包括接地回路、TVS和被保護線路之間的回路以及由接口到TVS的通路等所有因素。所以TVS器件應與接口盡量接近，與被保護線路盡量接 近，這樣才會減少自感耦合到其它鄰近線路上的機會。

另外可應用下述原則對線路進行優化：

1．避免在保護線路附近走比較關鍵的信號線；

2．盡量將接口安排在同一個邊上；

3．避免被保護回路和未實施保護的回路并聯；

4．各類信號線及其饋線所形成的回路所環繞面積要盡量小，必要時可考慮改變信號線或接地線的位置；

5．將接口信號線路和接地線路直接接到保護器件上，然后再進入回路的其它部分；

6．將復位、中斷、控制信號遠離輸入/輸出口，遠離PCB的邊緣；

7．在可能的地方都加入接地點；

8．采用高集成度器件，二極管陣列不但可以大大節約線路板上的空間，而且減少了由于回路復雜可能誘發的寄生性線路自感的影響。

使用TVS二極管對便攜設備實施ESD保護是一種方便、有效和可靠性高的途徑，根據具體用途合理選擇參數和集成度是成功應用的關鍵，另外優化的PCB設計也是必不可少的。

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