ESD/EOS防护怎么做效果最好？为什么加了TVS的芯片IO口还是被浪涌烧了？

前面讲解过如何防止热插拔烧坏单片机 和芯片烧坏时发生了什么？为什么总是VDD短路？甚至封装开裂冒烟？ 很多网友热烈讨论，其中大家最常用和惯性的经验就是GPIO防护使用TVS。

那么也看到有评论说用了TVS后IO口还是烧坏了，那么今天我们聊聊对于ESD/EOS怎么防护效果最好？TVS如何使用效果最佳呢？

前面视频讲过物理损坏最终一般是热应力损坏，而损坏原因无非是两个：能量过大和介质太薄弱。

1、首先对于能量过大，我们最简单的做法是消耗这个能量，那么最低成本就是电阻，使用电阻限制住能量在通道上的传输，限制最终进入IC内部的能量。

2、对于介质太薄弱，我们可以理解一般CPU、MCU、存储器、逻辑器件这类芯片都是数字芯片，一般采用比较先进的制程工艺，芯片内部的管子尺寸、线宽和厚度都是非常小的，所以这类芯片相对电源、功率器件都是较为薄弱的介质。所以我们需要对干扰和能量在进入芯片前进行泄放。

所以防护手段简单来说两个：堵和疏。那电阻的作用就是堵，TVS的作用就是疏。

那为什么会有加了TVS还是疏不通芯片被烧的情况呢？

其实不是疏不通，而是疏得不够快，疏得不够快的原因可能是TVS放置位置不佳，同时还有一个很多人会忽略的点，就是芯片IO内部一般也有疏通路径（钳位二极管）。

 

IO口结构上一般都有钳位二极管，通过MOS的寄生二极管实现的，其主要用途是ESD保护用，不过这个ESD主要指HBM等人体放电、空气放电ESD类型，这种ESD特点是电压高但时间快，所以能量是有限的，芯片内部二极管快速动作就可以把能量从VDD、VSS泄放掉。

所以这个图的瞬间过压产生时电流路径，这个内部钳位二极管会和外部TVS分摊疏通路径，让大部分能量还是进入了芯片内部，如果是浪涌能量则内部的ESD电路是无法承受，芯片就容易在有TVS的情况下还是被烧坏。

所以我们可以在TVS路径后添加一个电阻，这样过压产生时，电阻限制了从这个路径上到芯片内部的电流，同时让IO口测的电压在电流经过时低于外部TVS处，TVS也能先于内部开启，发挥出TVS的最大作用。

改善后的外部电路如下，来自红枫派开发板原理图的复位电路接口设计，一定要注意的是路径先经过TVS再经过电阻后连接到GPIO口，欢迎大家购买红枫派开发板一起交流学习。