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电路设计中的ESD防护

2026-01-08 14:29:22

一、ESD主要的作用是什么?

ESD主要的作用毫无疑问就是用于静电防护。

在我们电路设计上来说常见的静电模型有:人体模型(HBM),带电器件模型,场感应模型,场增强模型,机器模型和电容耦合模型等。

二、ESD器件的主要性能参数

最大工作电压

定义:ESD器件可长期、稳定承受的反向直流或交流峰值电压。

选型要点:VRWM ≥ 被保护线路的最高工作电压,否则器件会提前导通或漏电流激增。

击穿电压

定义:在规定的 1 mA(或 0.1 mA)直流电流下,器件开始雪崩击穿的电压。

选型要点:VBR 应略高于 VRWM,一般取 1.1~1.2 倍最大工作电压,既防止误触发,又保证在静电来临前及时响应。

钳位电压

定义:在 IEC 61000-4-2 或 8/20 µs 浪涌测试规定的峰值电流(IPP)下,器件两端出现的最大残余电压。

选型要点:VC 必须低于被保护芯片的绝对最大耐压;VC 越低,芯片承受的冲击越小

注意:手册给出的 VC 是“瞬时”值,不能直接与芯片直流耐压划等号,但经验上仍应留有 ≥10 % 裕量

漏电流

定义:在 VRWM 下的反向电流,常温常压下一般为 nA 级。

选型要点:对电池供电或低功耗待机电路尤其敏感;高温 85 °C 时 IR 会指数级上升,需重新评估

电容

定义:器件在关断状态两端呈现的等效电容。

选型要点:高速差分线(USB3.x、HDMI2.x、PCIe)必须选超低电容型,否则信号眼图闭合、插损增大 。

推荐上限:

USB 2.0 HS:≤ 1 pF
USB 3.1 Gen2:≤ 0.3 pF
射频天线:≤ 0.1 pF

响应时间

定义:从静电脉冲前沿到达至器件开始钳位所需的时间,主要取决于器件结构和封装寄生电感。

选型要点:对 ESD 脉冲(上升沿 0.7~1 ns)而言,tR 应 < 1 ns;器件尽量靠近端口放置、缩短走线,可减小回路电感带来的“有效延迟”。

注意:数据手册给出的 1 ns 通常是器件本身,整机回路还要考虑 PCB 路径。

三、动态电阻(RDYN)与 IEC 等级

动态电阻越低,同样电流下的 VC 越小,防护能力越强。

IEC 61000-4-2 接触/空气放电等级(±8 kV、±15 kV 等)是量产必测项,选型时应保证器件通过目标等级且 VC 仍在安全区


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作者: 深圳市亿伟世科技有限公司
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一、ESD主要的作用是什么?ESD主要的作用毫无疑问就是用于静电防护。在我们电路设计上来说常见的静电模型有:人体模型(HBM),带电器件模型,场感应模型,场增强
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