【導(dǎo)讀】電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中必須遵循抗靜電釋放(ESD)的設(shè)計(jì)規(guī)則，因?yàn)榇蠖鄶?shù)電子產(chǎn)品在生命周期內(nèi)99%的時(shí)間都會(huì)處于一個(gè)ESD環(huán)境中，ESD干擾會(huì)導(dǎo)致設(shè)備鎖死、復(fù)位、數(shù)據(jù)丟失或可靠性下降。這里介紹工程師要掌握ESD保護(hù)的技巧，提高電子產(chǎn)品可靠性。
在ESD的破壞中，靜電會(huì)對(duì)I/O端口造成毀滅性損害，有可能造成數(shù)據(jù)位重影、產(chǎn)品損壞直至造成電子設(shè)備“硬故障”或元器件損壞。所以工程師需要考慮設(shè)計(jì)中的ESD問題并掌握解決之道。
吳錦虹認(rèn)為目前便攜產(chǎn)品中越來越多的采用低功率邏輯芯片，由于金屬氧化半導(dǎo)體（MOS)電介質(zhì)擊穿和雙極反向結(jié)電流的限制，這些邏輯芯片對(duì)ESD非常敏感。控制I/O端口(USB端口、以太網(wǎng)端口等)的IC芯片更不例外，因?yàn)樗鼈兇蠖鄶?shù)都是以CMOS工藝為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)和制造的，這導(dǎo)致IC芯片對(duì)ESD造成的損害非常敏感。 另外，大多數(shù)的I/O端口(尤其是USB端口)都是熱插拔系統(tǒng)，極易受到由用戶或空氣放電造成的ESD影響。由此可見，ESD保護(hù)在當(dāng)今的便攜和USB應(yīng)用中是非常必要的。吳錦虹特別針對(duì)USB應(yīng)用設(shè)備提出了解決方案.
有工程師對(duì)T1/E1接口設(shè)計(jì)中加裝TVS器件后的保護(hù)作用提出疑問，吳錦虹認(rèn)為在電源線上增加TVS器件有助于解決來自電源端口的ESD問題，并強(qiáng)調(diào)TVS要連接到電源的Vcc和地以防止電源出現(xiàn)ESD干擾。
在回答工程師提出的有關(guān)綜合考慮ESD保護(hù)的問題時(shí)，吳錦虹認(rèn)為綜合考慮ESD保護(hù)要從三個(gè)方面入手：1、芯片的ESD容量；2、PCB版圖設(shè)計(jì)；3、機(jī)械設(shè)計(jì)。他表示好的PCB版圖設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量增大接地面積、縮短PCB走線，他特別強(qiáng)調(diào)TVS陣列可以有效解決ESD問題。
針對(duì)ESD引起的共模干擾，吳錦虹指出通常可以使用共模扼流圈或TVS陣列來解決ESD問題和完成EMI濾波，在電路中共模扼流圈串行連接，TVS并行接在電路中。除考慮用器件解決ESD問題外，我們也可以遵循一些基本規(guī)則來解決PCB的ESD問題：
1、盡可能使用多層PCB 相對(duì)于雙面PCB而言，地平面和電源平面以及排列緊密的信號(hào)線-地線間距能夠減小共模阻抗(common impedance)和感性耦合，使之達(dá)到雙面PCB的1/10到1/100。
2、盡量地將每一個(gè)信號(hào)層都緊靠一個(gè)電源層或地線層。對(duì)于頂層和底層表面都有元器件、具有很短連接線以及許多填充地的高密度PCB，可以考慮使用內(nèi)層線。大多數(shù)的信號(hào)線以及電源和地平面都在內(nèi)層上，因而類似于具備屏蔽功能的法拉第盒。
3、對(duì)于雙面PCB來說，要采用緊密交織的電源和地柵格。通常的解決原則是要通過測(cè)試-解決問題-重新測(cè)試這樣的周期，每一個(gè)周期都可能至少影響到一塊PCB的設(shè)計(jì)。在PCB設(shè)計(jì)過程中，通過預(yù)測(cè)可以將絕大多數(shù)設(shè)計(jì)修改僅限于增減元器件。
