【導讀】保護電路是為了防止電路中的關鍵敏感型器件受到過流、過壓、過熱等沖擊的損害。而保護電路的優劣關系到電子產品的質量和壽命。擁有強固的靜電放電保護和減少不必要的電磁干擾、射頻干擾也是電子產品小型化、高性能化的必要前提。
隨著設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動所需接口的新一代IC當中。 另外，先進的系統級芯片(SoC)設計都是采用幾何尺寸很小的工藝制造的。為了優化功能和芯片尺寸，IC設計人員一直在不斷減少其設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，設計人員只要選擇符合IEC61000-4-2規范的一個保護產品就足夠了。因此，大多數保護產品的數據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，設計人員必須選擇一個或幾個保護產品，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：美國靜電放電協會(ESDA)的ESD保護要求
一、先進技術實現強大ESD保護
安森美半導體的ESD鉗位性能備受業界推崇，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脈沖響應截圖，顯示的是隨時間推移的鉗位電壓響應，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脈沖，TLP可以測量電流與電壓(I-V)數據，其中每個數據點都是從短方脈沖獲得的。TLP I-V曲線和參數可以用來比較不同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，被稱為傳統設計保護。在這種類型設計中，信號線在器件下運行。這些器件通常是電容最低的產品。
二、采用PicoGuard XS技術的產品。
這種類型設計使用阻抗匹配(Impedance Matched)電路，可保證100 Ω的阻抗，相當于電容為零。這類設計無需并聯電感，有助于最大限度地減少封裝引起的ESD電壓尖峰。
圖4：傳統方法與PicoGuard XS設計方法的對比
三、總結
安森美半導體的保護和濾波解決方案均基于傳統硅芯片工藝技術。相比之下，其它類型的低成本無源解決方案使用的是陶瓷、鐵氧體和多層壓敏電阻(MLV)組合的材料。這類器件通常ESD鉗位性能較差。在某些情況下，傳遞給下游器件的能量可能比安森美半導體解決方案低一個量級。一些采用舊有技術的產品甚至可能在小量ESD沖擊后出現劣化并變得更糟。由于其材料性質，一些無源器件往往表現出溫度的不一致性，從而降低了終端系統在標準消費溫度和環境溫度范圍內運行的可靠性。
