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电子产品设计中静电的防护|上海麦聚瑞电子仪器有限公司

电子产品设计中静电的防护


静电多由绝缘体物体间互相磨擦或干燥空气与绝缘物磨擦产生.当它能量积累到一定程度,防碍它中和的绝缘体再也阻挡不住时,即发生剧烈放电,即静电放电(ESD),这时的*高电压可达几千乃至几万伏.势必对静电敏感组件造成损害

    生活,生产中静电可谓无处不在,无时不在,从举手投足间服装的磨擦,到干燥空气的流动,都是静电产生的原因. 如果条件适宜,瞬间即可实现.这些都对CMOS等静电敏感电路造成极大威胁,因此电子行业尽一切努力进行静电防护.

静电放电(ESD)及电气过载(EOS)对电子元器件造成损害的主要机理有:热二次击穿;金属镀层熔融;介质击穿;气弧放电;表面击穿;体击穿等.

ESD的特殊性:一是静电的产生和积累要一定的条件和过程,所以未加保护也不见得件件产品都会受到ESD伤害,有一定的"偶然性;二是由于多数情况下ESD能量都较小,所以受到ESD伤害的也并不表现为立即报废,有些仅表现为漏电增加,工作不稳定,甚至在出厂测试中一时表现不明显,以后发现问题易归咎为材料**或设计**而不自省,因此常使人们认识不到ESD的危害,抱有侥幸心理.

静电防护的相关国际标准和国家标准有

.国际电工委员会的IEC 61000-4-2

Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4: Testing and measurement techniques - Section  2: Electrostatic discharge immunity test. Basic EMC Publication

.我国国家标准GB/T 17626.2《电磁兼容 试验和测试技术 静电放电抗扰度试验》

IEC 61000-4-2GB/T 17626.2规定要求的*高试验电压是接触放电8kV,空气放电15kV(不包括开放等级的特殊电压)

一个良好的电子系统设备应该在电路设计的*初阶段就考虑瞬态保护要求。保护电路的基本原理是,使用电压箝位电路阻止高压进入,同时提供大电流分流通道。有多种电路设计可以达到ESD保护的目的,但选用时必须考虑以下原则,并在性能和成本之间加以权衡:  .速度要快,这是ESD干扰的特点决定的;  .能应付大的电流通过;  .考虑瞬态电压会在正、负极性两个方向发生;  .对信号增加的电容效应和电阻效应控制在允许范围内;  .考虑体积因素;  .考虑产品成本因素。
       
一般来说,与外部设备连接的接口电路都需要加保护电路,具体的环节有:串行通信接口、并行通信接口、键盘接口、显示接口等。
     TVS(瞬态电压抑制器)二极管。是近几年发展起来的一种固态二极管,专门用于ESD保护。TVS二极管是和被保护电路并联的,当瞬态电压超过电路的正常工作电压时,二极管发生雪崩,为瞬态电流提供通路,使内部电路免遭超额电压的击穿或超额电流的过热烧毁。由于TVS二极管的结面积较大,使得它具有泄放瞬态大电流的优点,具有理想的保护作用。 改进后的TVS二极管还具有适应低压电路(<5 V)的特点,且封装集成度高,适用于在印制电路板面积紧张的情况下使用。其响应时间远小于1ns,有很低的箝位电压,经过多次ESD过程后不会劣化.这些特点决定了它有广泛的适用范围,尤其在**便携设备的接口电路中有很好的使用价值。

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