当前位置:首页 > 电源 > 功率器件
[导读]随着 IC 晶体管密度的增加,IC 的静电放电 (ESD) 鲁棒性水平低于以前。这种低组件级的鲁棒性只能在工厂或实验室等受控良好的环境中保护芯片。IC在现场使用时不能承受更高的瞬态事件。为防止最终客户损坏 IC,产品设计人员使用基于 IEC 61000-4-2(ESD) 的系统级 ESD 测试方法在产品发布前对其进行验证。ESD空气放电和ESD接触放电是常见的ESD测试方法。此外,设计人员还可根据 IEC 61000-4-5 进行 EOS 测试,以模拟电源开关浪涌或雷电偶。

ESD保护──未来不可回避的设计任务

随着 IC 晶体管密度的增加,IC 的静电放电 (ESD) 鲁棒性水平低于以前。这种低组件级的鲁棒性只能在工厂或实验室等受控良好的环境中保护芯片。IC在现场使用时不能承受更高的瞬态事件。为防止最终客户损坏 IC,产品设计人员使用基于 IEC 61000-4-2(ESD) 的系统级 ESD 测试方法在产品发布前对其进行验证。ESD空气放电和ESD接触放电是常见的ESD测试方法。此外,设计人员还可根据 IEC 61000-4-5 进行 EOS 测试,以模拟电源开关浪涌或雷电偶。

换句话说,产品仍然会经过严格的测试,但芯片的鲁棒性比以前弱了。在器件中添加有效的外部钳位元件成为一项基本而重要的设计。

压敏电阻——过去的ESD保护方案

几年前,IC 的稳健性足以承受高能 ESD 冲击。此外,大面积的PCB面积和金属机箱有助于器件将过载能量平稳快速地释放到地。接地条件的所有好处使器件在面临 ESD 事件时保持稳定。因此,设计人员选择添加压敏电阻作为保护元件,以防瞬态事件的能量高于设备的最大容差。

压敏电阻是由陶瓷制成的保护元件,在电压达到其触发电压之前,压敏电阻不会被触发。一旦瞬态事件电压高于触发电压,压敏电阻将创建导电路径并将电流旁路至地。此外,压敏电阻会将电压钳位在其钳位电压,以保持系统正常工作。在瞬态事件之后,压敏电阻将关闭并等待下一个 ESD 事件。

但是,压敏电阻的触发电压和钳位电压都很高。即使破坏性电流释放到地,压敏电阻的高钳位电压有时也会损坏系统。此外,由于材料和结构的原因,压敏电阻的老化问题应被视为严重的可靠性问题。

压敏电阻电视注释

触发电压高的低的开启条件

钳位电压高的低的搬运能力

老化问题是的不稳定

包裹单通道大批成本和设计

惊人的和ESD

Amazing Microelectronic 对 ESD 或 EOS 的研究已超过 20 年。我们不断跟进最新的应用趋势,使产品最符合客户的需求。现在我们拥有适用于 USB4、HDMI 2.1 和 DP 2.0 的 ESD 保护解决方案。我们还提供用于 CAN 总线或 LIN 总线的汽车收发器 IC 和 ESD 解决方案。除了常见的解决方案外,我们还有一些特殊设计的 TVS 以节省 PCB 面积和 BOM 成本。我们在一个封装中设计了不同电气特性的 TVS 以简化布局,我们还在内部设计了一个额外的反向驱动二极管以节省 BOM 成本。

Amazing Microelectronics 专注于 ESD 保护解决方案,我们的 ESD 保护器件市场份额位居全球前三。与品牌和ODM客户直接合作,使我们始终紧跟市场最新趋势。

应用

1.USB4

USB type-C 连接器用于 USB4 应用。此连接器内部有 TX/RX、D+/D-、CC/SBU 和电源引脚。对于 TX/RX,AZ5B9S-01F是最强大的 TVS 之一,具有超低电容 (0.18pF),AZ5B9S-01F可用于保护 20Gbps 数据传输。D+/D-和CC/SBU可以通过另一个小电容和良好钳位电压的TVS─AZ5B85-01B来保护。

2. 汽车

CAN 总线和 LIN 总线是为车辆中相互通信的设备设计的数据传输标准。AZ9424-02S是一款符合 AEC-Q101 标准的双通道 TVS,适用于 CAN Bus 的 CAN_H 和 CAN_L。AZ9424-02S可以在一个TVS中同时保护CAN_H和CAN_L,其钳位电压低。AZ9824-01L也符合 AEC-Q101 标准,可用于 LIN 总线。

3.HDMI 2.1

TMDS/FRL 差分对始终拉高至 3.3V;因此,它应该由 3.3V TVS 保护。HDMI 2.1 最高可支持 48Gbps,因此需要更低电容的 TVS。AZ1123-04F是令人惊叹的强大 3.3V TVS 阵列之一,具有超低电容和低钳位电压 TVS。高峰值脉冲电流容差使其足够稳健以应对高瞬态能量。对于HDMI的其他线,我们提供了一个特殊的TVS ─

AZC199-04S。它可用于保护控制引脚和 Vcc 引脚。AZC199-04S最特别的设计是内部嵌入了一个反向驱动二极管。换言之,AZC199-04S 节省了 PCB 面积、成本和一个反向驱动二极管。

4. 10G局域网

以太网总是需要做更高的瞬态能量测试,如 IEC61000-4-5、GR 1089 等。应考虑 TVS 的浪涌鲁棒性。AZ5B0S-01F最大峰值脉冲电流容差为 7A。此外,AZ5B0S-01F是专为高速传输而设计的低电容 TVS。因此,它可以用于 10G LAN 应用。

如何挑选合适的电视?

(1) 工作电压

在系统正常运行的情况下,TVS 不应被触发,因此 TVS 的工作电压是必须首先考虑的参数。当 TVS 处于关闭状态时,其漏电流在 1μA 以下。一旦被触发,它将迅速成为一个低阻抗元件,并将大部分能量旁路到地。

(2) 钳位电压

这是用于描述 TVS 保护能力的参数。当 ESD 事件发生时,TVS 将立即开启。然后它将大部分能量旁路到地,并将电压钳制在适当的水平以保持系统稳定。如果 TVS 将电压钳制在一个高值,系统仍可能受到干扰或损坏。因此,钳位电压 TVS 越低 TVS 越好。

钳位电压是我们从 TLP(传输线脉冲)图中得到的数据。TLP图可以帮助我们了解TVS的详细电气信息。此外,我们可以通过 TLP 图轻松比较不同 ESD 条件下的两种不同 TVS 钳位电压。然后我们遵循“钳位电压越低,TVS 越好”的规则,我们就可以选择我们需要的 TVS。

(3) 电容

这是影响信号完整性和质量的因素。在一些超高速数据传输应用中,需要使用低电容TVS来避免数据失真。此外,一些规范会列出阻抗测试,如 TDR 测试,而电容是影响结果的因素之一。

(4) 峰值脉冲电流(Ipp)

该参数表示 TVS 的浪涌瞬态能量鲁棒性。如果根据 IEC 61000-4-5 进行浪涌测试,则在拿起 TVS 时应考虑峰值脉冲电流。有时,这个参数会写成峰值脉冲功率;但是,我们建议直接用当前单位检查这个参数。

(5) 包装

尽管单通道 TVS 是市场上最常见的封装,但与阵列封装 TVS 相比,它占用了大量的 PCB 面积,尤其是对于具有大量数据走线的高速应用。TVS 阵列封装使设计变得简单,并且可以灵活地适应不同的应用。阵列封装可以通过结合不同的电气特性 TVS 设计为一些特定应用的整体解决方案。

结论

半导体行业的规模化趋势导致 IC 组件级 ESD 稳健性降低。系统级保护器件将压敏电阻改为TVS的现象表明,外部保护越来越重要。Amazing Microelectronic 是专业从事 ESD 保护解决方案的顶级公司之一。凭借知识、经验和始终紧跟高科技趋势,Amazing 将始终为最新应用提供最好的产品。


声明:该篇文章为本站原创,未经授权不予转载,侵权必究。
换一批
延伸阅读

小尺寸面板主要包括手机触摸屏、平板触摸屏、数码相机触摸屏。这些面板和主板之间最常见的数据连接接口是MIPI(移动工业处理器接口)。通过加入 TVS 保护方案,提高 ESD 和 EOS 耐受水平,可以大大降低电子产品在日常...

关键字: ESD EOS

ESD静电放电分为接触放电和空气放电,空气放电的等级相对较高。下图是ISO 10605-2008标准静电放电测试设置图。针对电子产品ESD问题,个人总结了以下几种防护方法,以便设计时参考。

关键字: EMC ESD 放电测试

以IEC61000-4-2标准人体静电模型(HBM)为例,下图是静电发生器等效模型。Vx是合成电压,Cx为待测件DUT(Device under test),Rc为充电电阻,Cd为充电电容,Rd为放电电阻。简单的工作原理...

关键字: 静电模型 ESD 电容

近年来,面板厂商专注于高品质面板的开发,各家纷纷投入高端面板设计进行差异化;产品类型包括笔记本电脑、电视、显示器和 AIO(一体机)电脑。然而,随着高端面板的兴起,也出现了许多新的问题。

关键字: ESD 高分辨率面板

PCIe,PCI-Express的简称,是一种高速串行计算机扩展接口标准,具有高速串行双向传输和大带宽的特点。成为主流的接口传输标准之一。在系统设计方面,SSD 技术的加速发展,除了用作扩展卡或显示卡的传统 PCIe 插...

关键字: ESD PCIe 4.0

静电可能是导致模拟和数字电路无法使用的因素之一。当不同的材料相互摩擦导致电荷在物体表面积聚时,通常会发生静电。当它向物体放电时,这称为静电放电 (ESD)。

关键字: ESD ESD防护

我敢肯定,我们都至少失去了一块心爱的电路板,因为工程师的最爱——ESD。因意外 ESD 撞击而损坏的电子元件和电路板每年会造成数百万美元的损失。作为工程师,我们应该采取一切预防措施来防止或尽量减少因 ESD 事件造成的损...

关键字: ESD ESD保护

电子产品上可以采用许多传输视频数据的端口,如显示端口、CVBS、HDMI等,其中HDMI接口应用最为广泛。笔记本电脑、电视机和机顶盒(STB)上的HDMI接口都可以观察到。

关键字: HDMI ESD

静电可能是导致模拟和数字电路无法使用的因素之一。当不同的材料相互摩擦导致电荷在物体表面积聚时,通常会发生静电。当它向物体放电时,这称为静电放电 (ESD)。

关键字: ESD ESD 防护

ESD 已经存在了很长时间——可能是在大爆炸之后不久。在人类存在的大部分时间里,它都是通过宏观效应而闻名的,比如静态附着和与金属物体的轻微接触。然而,自从半导体问世以来,保护电子设备免受 ESD 损坏一直是制造商的主要目...

关键字: ESD ESD 防护

功率器件

12154 篇文章

关注

发布文章

编辑精选

技术子站

关闭