Battery Pack的ESD和EOS防护方案

AMAZINGIC晶焱科技Battery Pack的ESD & EOS防护方案

随着微电子技术的快速发展，手持式电子产品会趋于小型化、智慧化；半导体厂商便会花费心思将SoC布局更多的电晶体，达到增设新功能的目的，同时为了降低晶片的功耗而采用低电压供电方案，进而会采用更高阶CMOS工艺制程（图1）。当然，越小的工艺制程意味着CMOS的间距超小，如果受到ESD轰击影响更容易遭受损坏。

图1.微处理器晶片演进

现实中我们发现多数SoC或因静电电场和静电释放（ESD）引起失效，导致产品功能异常或者资料丢失，使得设备的可靠性降低，更甚都会造成晶片内部的EOS损坏；绝大多数厂商在导入IEC61000-4-2（系统级静电放电标准）来验证产品的稳定性和可靠性，以求提升产品品质。

消费类产品的暴增，以手机、平板和个人电脑为代表的锂电池需求增大，针对电池包的静电放电测试需要满足客户基本要求（Contact ±8kV Air ±15kV），TVS如何选用才能提供更稳定的工作环境？以手机平板的电池为例，基于充放电管理PCB板空间受限，TVS元件则需要选用超小封装，另外考虑到电池的待机时长，TVS元件要求漏电流小于1mA，再者为了降低ESD影响，TVS钳制电压要求越低越好；基于以上3点（封装小、漏电流小和ESD钳制电压低），晶焱科技推出电池保护板的最佳保护方案 AZ5A75-01F，这颗TVS采用0201（DFN0603P2Y）封装，漏电流小于1mA（5V工作电压），从TLP图表看在系统测试8kV时的钳制电压在12V左右（图3），AZ5A75-01F用在电池保护板的IIC和ID埠的ESD保护（图2）。

图2.锂电保护板TVS应用

图3.AZ5A75-01F TLP量测

为了应对锂电池在充电时的插拔操作和系统供电不稳定引起的浪涌冲击，设计初期需要考虑选带浪涌防护的TVS元件，从规格书上可以关注surge_Ipp参数（8/20ms电流波测试的最大导通能力）；晶焱科技推出AZ5A85-01B同为0201封装，除了拥有较好的ESD保护(钳制电压6V@8kV)，还具有更高的surge保护能力（表1）；

 

PN.	Vrwm	Package	Vcl_ESD@8kV	Surge_Ipp
AZ5A75-01F	5V	0201	12V	3A
AZ5A85-01B	5V	0201	6V	16A

 

表1.AZ5A75-01F与AZ5A85-01B关键参数

随着资讯通信技术日新月异的发展，产品设计理念和应用也在反覆运算更替，马克·扎克伯格提出智慧穿戴和元宇宙设备会成为未来的热点概念，会在新的行业做深入研究和研发投入。除了感慨其功能强大，更需要关注内部电路的是否有足够好的ESD保护，晶焱科技也推出01005超小封装的TVS AZ5C23-01B和AZ5C25-01B，以满足对空间要求更高的产品（表2）。

 

PN.	Vrwm	Package	Vcl_ESD@8kV	Surge_Ipp
AZ5C23-01B	3.3V	01005	5.5V	NA
AZ5C25-01B	5V	01005	5.8V	10A

 

表2. 01005超小封装TVS规格

　　审核编辑：汤梓红