由于電子應用要求的不斷發(fā)展，現代的集成電路需要更高的工作頻率和更小的封裝。因此，現在的電子系統要承受更大的ESD沖擊，ESD保護問(wèn)題變得越來(lái)越重要。一般而言，設計者都要求器件的尺寸盡可能最小，但不能影響數字和模擬信號的質(zhì)量。這兩點(diǎn)要求必須與最高等級的ESD保護結合起來(lái)。

英飛凌的ESD8V0L系列ESD保護二極管器件的設計靈活，具有尺寸小、電容值小等特點(diǎn)?？梢允褂眠@些器件保護高速數據接口，如USB2.0、10/100M以太網(wǎng)、火線(xiàn)(Firewire)、視頻、串行/并行以及LAN/WAN接口。這些ESD保護器件的尺寸很小，而且它們符合IEC61000標準(表1)，具有高達25kV接觸放電的ESD保護能力。

這些ESD保護器件采用的TSLP封裝的外形極其小巧。與SC79相比，TSLP-2-7封裝尺寸小，高度低(最大只有0.4mm，其已成為市場(chǎng)的基準)。特別是對于快速發(fā)展的移動(dòng)電話(huà)和消費/IT市場(chǎng)(ESD8V0L系列專(zhuān)門(mén)針對該市場(chǎng)開(kāi)發(fā))而言，對高度降低的需求極其重要。因此，使用TSLP封裝可以節省空間并提高設計靈活性。

高速能力

對于高頻數據傳輸的數據完整性而言，ESD二極管的電容值是至關(guān)重要的特性。圖4說(shuō)明了高速信號線(xiàn)(如USB2.0)怎樣輕松地被保護。為了對USB2.0集線(xiàn)器和USB2.0器件進(jìn)行可靠地ESD保護，必須在兩根信號線(xiàn)上都實(shí)現ESD保護。

為了通過(guò)眼圖比較不同ESD二極管電容的效果，根據USB2.0規范對USB2.0測試裝置進(jìn)行評估。采用USB2.0 6號測試模板來(lái)展示完整的USB2.0傳輸鏈路效果，傳輸鏈路從USB2.0驅動(dòng)器的輸出端(發(fā)送器輸出管腳)開(kāi)始。該鏈路裝置包含TX和RX側(每側為5pF)的PCB電容效應、兩個(gè)ESD保護電路(集線(xiàn)器和器件上的ESD二極管)、USB電纜(5米長(cháng)，損耗符合規范)和接收器的輸入電容(5pF)。

如圖4所示，USB2.0傳輸鏈路的差分數據線(xiàn)應連接至ESD8V0L2B-03L的管腳1和管腳2上。二極管的管腳3接地。由每個(gè)二極管產(chǎn)生的線(xiàn)路電容都是4pF，差分線(xiàn)間的電容為2pF。

可通過(guò)對每條線(xiàn)路使用一個(gè)ESD8V0L2B-03L來(lái)進(jìn)一步降低線(xiàn)路電容。將ESD8V0L2B-03L二極管的管腳1(或管腳2)與USB數據線(xiàn)相連，另一個(gè)管腳接地，保護二極管的電容值被降低至2pF。采取這種方式時(shí)，管腳3一直保持浮接(未連接)，保護電路如圖5所示。第二條USB數據線(xiàn)采用同樣方式進(jìn)行保護。

兩種配置都可以卸掉超過(guò)IEC61000-4-2標準的15kV接觸放電脈沖。如果需要更高的防護能力，建議采用圖6所示的英飛凌ESD8V0L1B-02LRH二極管配置。該配置可實(shí)現高達25kV接觸放電的保護等級。

將ESD8V0L2B-03L ESD二極管用于USB2.0數據鏈路不會(huì )影響數據完整性。對于圖4和圖5所描述的裝置，得到的眼圖符合USB2.0測試規范，還具有安全的余量，即使USB2.0驅動(dòng)器和接收器的總容量(包括印刷電路板的影響)達到10pF。另一方面，市場(chǎng)上普遍使用的ESD保護二極管(Ctyp為10pF)可能會(huì )在這個(gè)USB測試裝置中無(wú)法通過(guò)(圖9)。

替代多層變阻器

多層變阻器不具備技術(shù)驅動(dòng)應用中安全所需的高性能和高品質(zhì)。使用變阻器的設計者必須處理性能下降的影響以及高的、不精確的鉗位電壓，這會(huì )導致IC損壞和電路故障的風(fēng)險。與ESD保護二極管相比，變阻器的另一個(gè)主要劣勢是高泄漏電流，這在移動(dòng)通信應用中是不能接受的。此外，在生產(chǎn)過(guò)程中，對采用TSLP封裝的ESD保護二極管的操作是很容易的，而多層變阻器經(jīng)常會(huì )面臨焊接和良品率下降的問(wèn)題。

供稿：英飛凌科技公司