微电子电路 面对的危险比以往任何时候都大，元凶巨恶是静电放电（ESD）。静电放电是隐秘的杀手，特别简单进犯灵敏的IC。单次静电放电事情就能够将PCB 炸毁。抗静电放电规划只需失掉一步就或许意味着延误上市时间、影响开发进度，以及激怒客户。在某些高压力情况下，乃至意味着你的饭碗不保。
在尺度不断缩小的微电子年代，假如ESD瞬变未加按捺地在PCB走线上呈现之前你不去主动地阻挠它们，那么ESD事情很或许毁了你的产品。
在写这篇文章时，我刚好想起几个月前发作的一件适当风趣的事。一位快要发疯了的客户联络咱们寻求紧迫协助，期望能够维护他的体系免遭“愤恨的”ESD瞬变损伤。这个不幸的家伙遭受了一系列抗ESD毛病的冲击，并使得他的产品规划全泡了汤。他必定错漏了一些过程。
首要，他没有在任何I/O 接口 处完成维护钳位电路，也没有为TVS 钳位器材放置PCB焊盘作为他需求维护的“安全阀”办法。使应战愈加杂乱的是，这种特别产品上的I/O端口被衔接到了一些高速和十分灵敏的通讯IC。并没有发作多少ESD就使得这些电路板 发作了通讯毛病。图1显现了在数据线上运用钳位二极管 的比如。
图1：TVS二极管能够在数据线上供给ESD维护。这个比如展现了带ESD维护功用的USB 2.0数据线。
当榜首块板没有经过ESD一致性测验时，还会推出版别1和版别2。这次不再是“瞎猜了”。客户明显找到了一个ESD额外电压为±15kV的瞬态电压按捺（TVS）钳位管。他在电路板的一些I/O端口上布放了一些TVS，然后适当快乐地以为这个器材能够确保他的体系能够抗±15kV的ESD冲击。尽管这步走的方向是正确的，但他依然从根本上误解了ESD要挟。第二版电路依然没有经过±15kV电压的测验，尽管这时他发现用TVS带来了某些特定的程度的改善。图2展现了TVS二极管怎么“钳位”来自ESD脉冲的电压。
图2：钳位二极管能够减小来自ESL脉冲的电压，因而能有用防止你的电路遭到损坏。Transient Environment：瞬态环境Transient voltage：瞬态电压Transient current：瞬态电流 Clamped voltage：钳位电压TVS Diode ：TVS二极管Data Line Transceiver IC：数据线收发器 IC
因为遭受了两次电击，这位工程师带着惊慌的心境求助于咱们。跟着咱们对问题的深化分析，我逼真感遭到这位工程师的焦虑和惊骇。现实上，我有殷切的感触，在这位工程师的PCB走线上乱串的ESD瞬态信号不只会危害到电路板上的通讯器材，并且毫不夸大地说或许要挟到他的作业。他早就需求一个解决计划了。
因为时间不等人，并且这个现已推延的规划另一端还有一位就要失掉耐性的客户，咱们接管了这样的一个问题。他把电路板送到了咱们的Semtech 实验室，清晰期望咱们维护这个产品免受ESD的损伤，继而也维护他的诺言和作业。
但是，咱们首要需求弄清的误解是，TVS钳位器材数据手册上的±15kV额外值与他在PCB上想要到达的体系级维护阈值基本上没有关系。那个额外值触及的是TVS器材自身的毛病阈值，但并不等同于体系要确保的抗干扰度。正如现实摆明的那样，他的体系电路太灵敏了，在满意针对TVS器材的电容 束缚和尺度要求条件下，很难到达±15kV的体系级抗干扰功能。
此外我要解说的是，并不是全部TVS器材生来都是相同的。不同制作 商出产的两种TVS钳位器材的钳位功能或许有很大的不同。假如产品开发周期十分吃紧的话，挑选廉价、山寨的TVS器材不是一个好的战略。因而，咱们用一些更新的高功能低侧钳位器材对他的电路板进行了改造——这些器材能够按捺很高的峰值电流。这样，这块电路板的抗干扰功能有了明显的改善，如下图所示。
图3：添加瞬态电压按捺能够明显下降钳位电压，维护灵敏的IC。Voltage：电压
TVS Clampi ng Response （ 8kV Contact Discharge）：TVS钳位呼应（ 8kV触摸放电）8kV Contact voltage waveform：8kV触摸电压波形No exte rnal TVS protecti on implemented：没有运用外部TVS维护Clamped ESD voltage（ 8kV contact） with Semtech RClamp0531TQ TVS：运用Semtech RClamp0531TQ TVS的钳位ESD电压（ 8kV触摸电压）TI me：时间
他的体系现在能够轻松经过±8kV测验了（大多数情况下±8kV足够了）。电路板依然没能经过±15kV触摸放电测验（扩展方针），但比曾经的成果要好多了。在此基础上，为了进一步提高体系的健壮性，咱们在线路上添加了一个小的串联电阻 ，它足以限制剩余的瞬态电流，但还不足以影响信号功能。
尽管添加电阻并不是最理想的计划，但它的确提高了抗ESD功能，在这样一个规划后期阶段，它供给了完成起来相对简单的修正手法。终究成果表明全部安好：稳健的产品，愉悦的终究用户，快乐的老板，以及愈加深化了解ESD维护常识的工程师。正如他们说的那样，“添加电阻起到了四两拨千斤的作用。”我猜测在他的下一个规划中，咱们的朋友会愈加主动地去防止最终时间才会发现的任何ESD失误。
