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產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的ESD保護(hù)

(發(fā)布日期：2007-2-5 15:07:31) 來源：

靜電放電產(chǎn)生的能量耦合到電路中去的方式共有三種，它們分別是：(1)直接傳導(dǎo)；(2)容性耦合；(3)感性耦合。
直接傳導(dǎo)指的是靜電放電電流直接流過敏感電路的情況，這種方式往往對(duì)電路產(chǎn)生損壞。容性耦合與感性耦合則是指當(dāng)對(duì)敏感電路附近的金屬物體或者電纜放電時(shí)，放電產(chǎn)生的電磁場耦合到敏感電路中去的情況。
采用下面的幾種方法可以保護(hù)系統(tǒng)或電路不受靜電放電的干擾或損壞。
1．減小源頭上的靜電積累；
2．隔離產(chǎn)品，防止放電；
3．旁路敏感電路，為靜電放電電流提供可選擇的泄放路徑；
4．對(duì)敏感電路實(shí)施屏蔽，使電路不受靜電放電產(chǎn)生的電場的干擾或損壞；
5．保護(hù)敏感電路，使電路不受靜電放電產(chǎn)生的磁場的干擾或損壞。
大多數(shù)已經(jīng)發(fā)表的關(guān)于ESD問題的著作論述的是防止電荷積累和防止靜電放電產(chǎn)生的各種方法（即上
邊的第一項(xiàng)和第二項(xiàng)）。盡管在生產(chǎn)、運(yùn)輸、搬運(yùn)過程中，這些方法能夠保護(hù)系統(tǒng)免遭ESD損壞，但是卻不能將這些措施強(qiáng)加到產(chǎn)品的使用者身上。
電路中感應(yīng)的ESD效應(yīng)可以劃分為以下三類：(1)硬錯(cuò)誤；(2)軟錯(cuò)誤；(3)短暫狀態(tài)異常。硬錯(cuò)誤是指已造成硬件的實(shí)際損壞，例如IC的毀壞；軟錯(cuò)誤對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行有影響，但是并不會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生物理上的損壞（例如存儲(chǔ)位的改變和程序進(jìn)入死循環(huán)）；短暫狀態(tài)異常確實(shí)沒有產(chǎn)生任何錯(cuò)誤，但卻可以明顯感覺得到（例如CRT顯示器上的雪花點(diǎn)、圖像滾動(dòng)和指示燈的瞬間閃爍等）。設(shè)計(jì)出來的電子產(chǎn)品與系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠承受一定程度的靜電放電而不遭損壞（硬錯(cuò)誤），通常也不產(chǎn)生軟錯(cuò)誤。一般情況下，短暫狀態(tài)異常是可以接受的。
若想使設(shè)計(jì)出來的設(shè)備不受ESD干擾，要做的第一步是防止直接放電電流流過靜電敏感電路。隔離靜電敏感電路或?yàn)殪o電放電電流提供可選擇的泄放路徑都可以達(dá)到這個(gè)目的。若是使用隔離方案，就必須保證隔離的徹底性，否則火花放電可能越過在隔離邊界不連續(xù)處的氣隙而影響內(nèi)部敏感電路，例如計(jì)算機(jī)鍵盤按鍵之間的氣隙。
為了阻止ESD電流直接進(jìn)入敏感電路，系統(tǒng)所有暴露在外的金屬部件都必須接地。由于放電電流泄放的路徑依賴于產(chǎn)品的物理布局，所以系統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)件的數(shù)量、安裝位置以及它們的接地連接都非常重要。
保護(hù)的ESD接地最基本的原則就是在期望靜電放電電流出現(xiàn)的地方低電感多點(diǎn)接地，而在不期望靜電放電電流出現(xiàn)的地方單點(diǎn)接地。
若在設(shè)計(jì)中采用接地的金屬機(jī)殼，那么它的機(jī)架就可以用于將放電電流短接到地。為了達(dá)到目的，機(jī)殼必須是電連續(xù)的，否則部分放電電流可能被迫流經(jīng)內(nèi)部電路。在活動(dòng)連接點(diǎn)和固定連接點(diǎn)或其他類似的地方都必須提供良好的高頻電連續(xù)性（多點(diǎn)連接）。對(duì)于一個(gè)接地不良或沒有接地的系統(tǒng)而言，ESD電流的泄放路徑錯(cuò)綜復(fù)雜、無法預(yù)料，可能流經(jīng)系統(tǒng)各個(gè)部件中的電容，也可能在系統(tǒng)與外界環(huán)境之間流動(dòng)。

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