1、 ESD 防护中的电容选择一 静电磁场特性根据国标标准 GB/17626.2 静电放电电流的标准波型为:它具有亚纳秒的上升前沿, 半高脉宽为 30n s, 其峰值从充电电压为 2kV 时的 9A 到 15kV 时的 70A。静电的辐射场是由静电电流产生的辐射磁场,接触放电和空气放电所产生的磁场是不相同的。根据测试采用人体-金属模型,接触放电时静电辐射场的波形和频谱图如下:其辐射场波形为典型的衰减振铃信号, 振荡持续时间约 500n s, 峰值场强为150V /m 由上图可看出, 频谱包含了 0 250MHz 的频率分量, 中心频率在40MHz 左右。空气放电时静电辐射场的波形和频谱图如下:人体
2、-金属模型的空气放电辐射场波形与接触放电很相似, 都为衰减的振铃信号波形, 其正峰值场强为200V /m, 频谱分布在0 130MHz, 中心频率约28MHz,且有几个倍频辐射场存在。二 PCB 防护电路中的电容选择基于 PCB 设计的电子产品极易受到静电干扰(尤其是浮地设计) ,以复位信号的 ESD 防护为例说明防护电路中电容选择:某种芯片的复位信号时序图如下:从图中可以看出复位信号的脉宽最小值(T6.1)为 100us,因此只要外部干扰导致 nRST 引脚低电平时间超过 100us,该芯片就会复位。对于浮地系统当电路板受到静电磁场辐射时,部分磁场能量就会通过微带线耦合到电路板上,由于没有有
3、效快速的泄放途径,电场能量会累积到电路板上,导致地平面或电源平面之间的电平发生变化,当变化持续时间超过复位管脚的最小脉宽时就会引起芯片复位。因此需要为干扰寻求快速的泄放通道从而减小干扰,防护电路如下:RESETR1100C20.01uFC10.01uFGNDVCCCPU ICRESET考虑到静电辐射场频率主要集中在 20M50M 之间,0.01uF 电容的谐振频率在 45M 左右,因此选用 0.01uF 电容,其响应曲线如下:由图二可知静电辐射场包含正负双向辐射,因此需要对电源与地均添加退偶电容。实验证明添加以上保护设计后芯片的抗 ESD 干扰能力由二级 B 提升到四级 B。2009-2-22曹焱