應(yīng)用于便攜及消費產(chǎn)品的安森美半導體完整ESD及EMI保護方案
對于電子產(chǎn)品而言,保護電路是為了防止電路中的關(guān)鍵敏感型器件受到過流、過壓、過熱等沖擊的損害。保護電路的優(yōu)劣對電子產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命至關(guān)重要。隨著消費類電子產(chǎn)品需求的持續(xù)增長,更要求有強固的靜電放電(ESD)保護,同時還要減少不必要的電磁干擾(EMI)/射頻干擾(RFI)噪聲。此外,消費者希望最新款的消費電子產(chǎn)品可以用小尺寸設(shè)備滿足越來越高的下載和帶寬能力。隨著設(shè)備的越來越小和融入性能的不斷增加,ESD以及許多情況下的EMI/RFI抑制已無法涵蓋在驅(qū)動所需接口的新一代IC當中。
另外,先進的系統(tǒng)級芯片(SoC)設(shè)計都是采用幾何尺寸很小的工藝制造的。為了優(yōu)化功能和芯片尺寸,IC設(shè)計人員一直在不斷減少其設(shè)計的功能的最小尺寸。IC尺寸的縮小導致器件更容易受到ESD電壓的損害。
過去,設(shè)計人員只要選擇符合IEC61000-4-2規(guī)范的一個保護產(chǎn)品就足夠了。因此,大多數(shù)保護產(chǎn)品的數(shù)據(jù)表只包括符合評級要求。由于集成電路變得越來越敏感,較新的設(shè)計都有保護元件來滿足標準評級,但ESD沖擊仍會形成過高的電壓,有可能損壞IC。因此,設(shè)計人員必須選擇一個或幾個保護產(chǎn)品,不僅要符合ESD脈沖要求,而且也可以將ESD沖擊鉗位到足夠低的電壓,以確保IC得到保護。
圖1:美國靜電放電協(xié)會(ESDA)的ESD保護要求
先進技術(shù)實現(xiàn)強大ESD保護
安森美半導體的ESD鉗位性能備受業(yè)界推崇,鉗位性能可從幾種方法觀察和量化。使用幾個標準工具即可測量獨立ESD保護器件或集成器件的ESD鉗位能力,包括ESD保護功能。第一個工具是ESD IEC61000-4-2 ESD脈沖響應(yīng)截圖,顯示的是隨時間推移的鉗位電壓響應(yīng),可以看出ESD事件中下游器件的情形。
圖2:ESD鉗鉗位截圖
除了ESD鉗位屏幕截圖,另一種方法是測量傳輸線路脈沖(TLP)來評估ESD鉗位性能。由于ESD事件是一個很短的瞬態(tài)脈沖,TLP可以測量電流與電壓(I-V)數(shù)據(jù),其中每個數(shù)據(jù)點都是從短方脈沖獲得的。TLP I-V曲線和參數(shù)可以用來比較不同TVS器件的屬性,也可用于預測電路的ESD鉗位性能。
圖3:典型TLP I-V曲線圖
安森美半導體提供的高速接口ESD保護保護器件陣容有兩種類型。第一類最容易實現(xiàn),被稱為傳統(tǒng)設(shè)計保護。在這種類型設(shè)計中,信號線在器件下運行。這些器件通常是電容最低的產(chǎn)品。
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