靠近 ESD 源是首要原则

ESD 事件通常发生在设备的外部接口处，如连接器、按键、天线等位置。因此，将 ESD 保护器件尽可能靠近这些可能发生 ESD 的源头放置，是实现有效保护的第一步。以手机为例，手机的充电接口、耳机接口以及 SIM 卡插槽等部位，都是容易遭受 ESD 冲击的地方。在这些接口附近安装 ESD 保护器件，能够在 ESD 电流尚未进入设备内部电路之前，就及时将其分流到地，从而避免对内部敏感电路造成损害。

从电路原理的角度来看，ESD 保护器件与被保护电路之间的连线存在一定的寄生电感。当 ESD 电流通过这段连线时，寄生电感会产生一个感应电压，这个感应电压可能会影响 ESD 保护器件的钳位效果。连线越短，寄生电感就越小，ESD 保护器件就能更快速、有效地对 ESD 电流进行钳位。所以，将 ESD 保护器件靠近 ESD 源放置，能够显著缩短连线长度，降低寄生电感的影响，提高 ESD 保护的性能。

信号线与电源线的针对性保护位置

信号线保护

对于信号线而言，ESD 保护器件应放置在信号源和接收器之间，以此保护信号在传输过程中不受 ESD 干扰。在一些高速数据传输接口，如 USB 3.0、HDMI 等，信号线上的 ESD 保护尤为重要。因为这些接口不仅传输速率高，而且信号对干扰非常敏感，一旦受到 ESD 冲击，很容易导致数据传输错误或中断。在这些信号线的入口处安装 ESD 保护器件，可以有效阻挡 ESD 干扰进入信号传输路径，确保信号的稳定传输。

对于模拟信号，由于其信号电平的连续性和对干扰的敏感性，通常需要使用双向 ESD 保护二极管。双向 ESD 保护二极管能够在正、反两个方向上对 ESD 冲击进行钳位，避免模拟信号因 ESD 干扰而产生失真。例如，在音频信号传输线路中，双向 ESD 保护二极管可以防止 ESD 对音频信号的干扰，保证音频质量的清晰和稳定。

电源线保护

在电源线入口处安装 ESD 保护器件，是保护电源模块免受 ESD 影响的关键措施。电源作为电子设备的能量来源，一旦受到 ESD 冲击，可能会导致电源模块损坏，进而影响整个设备的正常运行。在电源线的入口处，通常会有一个滤波电路，用于滤除电源中的杂波和干扰。ESD 保护器件应与这个滤波电路配合使用，安装在滤波电路的前端，这样可以在电源进入设备内部之前，就将可能存在的 ESD 冲击进行钳位和分流，为后续的电源模块和整个电路提供一个稳定、可靠的电源输入。

在一些大功率设备中，如工业电源、电动汽车充电桩等，ESD 保护器件不仅要具备较高的电压钳位能力，还需要能够承受较大的电流冲击。这些设备的电源线在工作过程中会传输较大的电流，当 ESD 事件发生时，ESD 保护器件需要迅速将 ESD 电流引导到地，同时自身不会因承受过大电流而损坏。因此，在选择和安装这类设备的 ESD 保护器件时，需要充分考虑其额定功率和电流承载能力，并确保其安装位置能够满足快速泄放 ESD 电流的要求。

PCB 布局中的 ESD 保护器件考量

在 PCB 布局阶段，就需要充分考虑 ESD 保护器件的位置，以确保它们能够在 ESD 事件发生时发挥最大的保护作用。

避免长走线

在 PCB 上，ESD 保护器件与被保护点之间的走线应尽可能短。长走线会增加寄生电感，而寄生电感在 ESD 事件发生时会阻碍 ESD 电流的快速泄放，降低 ESD 保护器件的钳位效果。例如，在一个复杂的电路板上，如果 ESD 保护器件与被保护的芯片引脚之间的走线过长，当 ESD 电流通过时，寄生电感会使电流不能及时到达 ESD 保护器件，导致芯片引脚处的电压瞬间升高，可能会超过芯片的耐压值，从而对芯片造成损坏。

合理规划地平面连接

ESD 保护器件的接地连接至关重要。良好的接地能够为 ESD 电流提供一个低阻抗的泄放路径，使 ESD 电流能够迅速流入大地。在 PCB 设计中，应确保 ESD 保护器件的接地引脚通过最短的路径连接到地平面，并且地平面的设计应尽量减小接地电阻。通常可以采用大面积的接地铜箔来降低接地电阻，同时使用多个过孔将 ESD 保护器件的接地引脚与不同层的地平面连接起来，以增加接地的可靠性。

与其他元件的布局关系

ESD 保护器件在 PCB 上的布局还需要考虑与其他元件的相互影响。一方面，ESD 保护器件不应与对 ESD 敏感的元件过于靠近，以免在 ESD 事件发生时，ESD 电流通过寄生电容等耦合方式影响到这些敏感元件。另一方面，ESD 保护器件也应与发热元件保持一定的距离，避免因发热元件的高温影响 ESD 保护器件的性能。例如，在一个包含功率芯片和 ESD 保护器件的电路板上，功率芯片在工作过程中会产生大量热量，如果 ESD 保护器件距离功率芯片过近，长时间处于高温环境下，ESD 保护器件的参数可能会发生变化，从而降低其 ESD 保护能力。

不同应用场景下的特殊考虑

汽车电子领域

在汽车电子系统中，由于车辆运行环境复杂，ESD 问题尤为突出。汽车内部存在大量的电子设备，如发动机控制单元(ECU)、车载娱乐系统、传感器等，这些设备之间通过各种线束连接。在车辆行驶过程中，由于摩擦、静电积累等原因，很容易产生 ESD 事件。对于汽车以太网等高速通信网络，ESD 保护器件的位置设计更加关键。根据 Open Alliance 的建议，将 ESD 保护器件放置在连接器处，不仅可以保护物理层芯片(PHY)，还能保护共模扼流圈(CMC)和其他无源元件。因为在这种位置，ESD 冲击的能量可以立即被引导到地，从而有效保护整个网络系统。此外，汽车电子设备需要满足严格的可靠性标准，因此在选择 ESD 保护器件的安装位置时，还需要考虑到车辆在不同工况下的振动、温度变化等因素对 ESD 保护器件性能的影响。

便携式电子设备

便携式电子设备，如手机、平板电脑等，由于其体积小巧、内部空间紧凑，对 ESD 保护器件的安装位置和封装形式提出了更高的要求。在这类设备中，ESD 保护器件通常采用小型化的表面贴装封装(SMD)，以节省电路板空间。同时，为了确保 ESD 保护的有效性，ESD 保护器件应尽可能靠近容易受到 ESD 冲击的部位，如触摸屏、按键、接口等。在手机中，触摸屏与主板之间的连接线路容易受到 ESD 干扰，因此在触摸屏接口附近安装 ESD 保护器件，可以有效保护触摸屏的正常工作。此外，由于便携式电子设备通常在各种环境下使用，如户外、室内等，环境中的湿度、温度等因素也会影响 ESD 保护器件的性能，所以在选择安装位置时，还需要综合考虑这些环境因素。

工业控制领域

工业控制环境通常较为恶劣，存在大量的电磁干扰和 ESD 风险。在工业自动化设备、电力系统等领域，ESD 保护器件的正确安装对于保障设备的稳定运行至关重要。在这些设备中，ESD 保护器件不仅要应对常规的 ESD 冲击，还需要具备较强的抗电磁干扰能力。例如，在工业现场的通信线路中，ESD 保护器件应与滤波元件、隔离变压器等配合使用，共同抵御 ESD 和电磁干扰。同时，考虑到工业设备的长期运行和维护需求，ESD 保护器件的安装位置应便于检修和更换。在一些大型工业控制柜中，ESD 保护器件通常安装在易于操作的位置，并且在布局上与其他电路模块有清晰的区分，以便在设备出现故障时能够快速定位和解决 ESD 相关问题。