脑洞大开！静电放电保护已不再堪忧

　　随着便携式、无线和可穿戴设备的日益增多，由静电放电（ESD）暴露所导致的现场故障的可能性也在不断增加。ESD的最常见原因是两种不同材料之间的摩擦，导致在各自表面上的电荷累积。通常情况下，其中一个表面是人体本身，而且这种静电荷积聚到高达15000伏也并非罕见。如果一次静电放电事件的静电电压达到6千伏就能够使人感觉到疼痛。虽然电压较低的放电有时不被察觉，然而对于电子元件和电路来说，它们仍可能会造成灾难性的损害。电子设备上的每一个新的接入点通过为进入设备本身的高电位电流形成电气路径而使损害的风险成倍增加。这些敏感的电气设备是否能够经受得住这些损害取决于全面的电路保护。

　　在一个典型的手持设备上进行ESD耐受性分析时，每个数据或电源接口都可以作为ESD进入系统的通道。组件本体绝缘和屏蔽的上的必要的中断也是瞬变入侵的机会。任何缓解ESD损害的努力的目标是将进入设备的ESD瞬变“钳制”或限制到非破坏性的水平。硅瞬态电压抑制（TVS）二极管和二极管阵列均是可用的最有效ESD保护技术。

　　耳机插孔

　　耳机端口附近的ESD放电可能会传入设备的内部，并经由扬声器电路电弧放电。由于在这种电路上所见的信号速度非常低（ 20 kHz），建议使用高电容的抑制器件（即大于20pF）。

　　键盘/按钮/开关

　　如果瞬变从开关结构到电路板产生电弧放电，这些简单的组件会为ESD提供进入电路板的路径。因为它们基本上是直流线路，建议使用高电容（如30pF）的抑制器。

　　电源端口

　　这种低电压输入被用以为电池充电，并且为电路提供直接电源。作为真正的直流电路，建议使用高电容的抑制器。

　　I/O端口 - 边缘连接器

　　保护这种信号端口所要考虑的首要因素是信号的数据速率。随着数据速率的增加，关键的是要考虑所选择的抑制器的电容，以免引起系统出现任何信号完整性问题。例如，在该端口低速运行的电路可以使用较高电容的TVS二极管阵列或具有几十皮法的器件进行保护。

　　对于诸如USB 3.0或HDMI 2.0等非常高的数据速率协议，选择具有极低电容的抑制器，以便系统能够传送和接收数据，而不会损失信号的质量（因保护器件所导致）。

　　TVS二极管阵列可针对ESD、电磁干扰（EMI）和雷击提供高水平的保护。这些器件的工作原理有两种。其一，它们会用二极管吸收瞬变，引导电流，然后一个雪崩或齐纳二极管会将电压钳制到可接受的水平。在过电压条件下，该器件必须在指定的电流波形上具有较低的钳位电压，以保护敏感的集成电路和端口。在正常运行中，反向隔离电压必须要高于设备的供应/工作电压，并且应具有较低的泄露电流以防止电源负载。器件的电容必须足够低，以减少输入信号的失真。器件的封装必须具有较小的占用面积和较低的高度，以节省高密度电路板布局中的空间。器件还必须能够承受IEC 61000-4-2规定的多次ESD脉冲。其他关键特性，如保护的线路数、ESD抗扰性以及占用面积也都需要加以考虑。

　　针对一项应用，为了选择最为合适的TVS二极管阵列，对所有这些考虑因素进行权衡可在力特公司iDesign™在线模拟和产品选型工具的帮助下变得更加简单。电路设计人员可输入系统和器件参数，然后选择多达三件TVS二极管进行比较。使用内置的模拟工具，可以就这些器件在应用中性能表现进行比较，而无需构建原型。
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