ESD应用
1.底部连接器的应用
底部连接器设计广泛应用在移动消费类产品上,目前市场上应用产品主要为移动电话、PDA、DSC(数码相机)以及MP3等便携产品。
由于是直流回路,可选用高电容器件。此端口可能会受到高能量的冲击,可以选用集成了TVS和过流保护功能的器件。如图1所示,是便携产品的底部连接器保护电路的示意图,其中的数据线保护IC为NZQA5V6XV5T1、NZQA6V2XV5T1、NZQA6V8XV5T1、NZQA8V2XV5T1、NZQA5V6AXV5T1、NZQA6V8AXV5T1、MSQA6V1W5T2、SMF05T1和NSQA6V8AW5T2。以上产品都带4个单相独立线路ESD保护,其中MSQA系列、NSQA系列和SMF05的封装形式是SC-88A,NZQA系列的封装形式是SOT-553。其中NZQA5V6XV5是5.6V单向式TVS保护器件;NZQA6V2XV5是6.2V单向式TVS保护器件;NZQA6V8XV5是6.8V单向式TVS保护器件;NZQA6V8AXV5是6.8V单向式、低电容TVS保护器件;NUP4102XV6是14V双向式、低电容TVS。这些SOT5xx封装的TVS器件均针对260℃回焊温度处理工艺生产,符合100%无铅和静电放电保护的要求,比传统的SC88封装减少电路板空间达36%,降低厚度40%,适合用于对电路板空间要求严格的便携设备,如手机、数码相机、MP3播放器。
2 RJ-45(10/100M以太网网络) RJ-45接口广泛应用在网络连接的接口设备上,典型的应用就是10/100M以太网网络。
如图2所示,RJ-45数据线保护主要应用了安森美公司的低电容瞬态电压抑制二极管--SL05,工作电压是5V。实际上该公司有一系列的SLXX产品,产品从SL05到SL24,工作电压覆盖5V、12V、15V、24V。符合IEC 61000-4-2(ESD)15kV(空气)8kV(接触)/IEC61000-4-4(EFT)40A(5/50ns)/IEC61000-4-5(Lightning)12A(8/20us)标准,除了用在LAN/WAN设备上,还适合用于高速数据线保护,移动电话和USB端口的保护。
3. 视频线路的保护
目前视频常见的输出端口设计有D-SUB(如图3)、DVI(28线)、SCART(19线)和D-TERMINAL(主要日系产品在用)。视频数据线具有高数据传输率,数据传输率高达480Mbps,有的视频数据传输率达到1G以上,因而要选择低电容LCTVS,它通常是将一个低电容二极管与TVS二极管串联,以降低整个线路的电容(可低于3pF),达到高速率回路的要求。ONSEMI半导体公司的SRDA05-4具有良好的低电容特性,能够提供4路ESD保护,而它的后继产品SRDA05-6能够提供多达6路ESD保护。SRDA05-X系列产品适用于所有高速通讯线路的保护。
4. SIM卡数据线路保护
SIM卡数据线路保护一直是各个公司的产品重点,而且专门为此类端口设计的集ESD(TVS)/EMI/RFI防护于一个芯片的器件,充分体现了片式器件的无限集成方案。
在针对不同用途选择器件时,要避免使器件工作在其设计参数极限附近,还应根据被保护回路的特征及可能承受ESD冲击的特征选用反应速度足够快、敏感度足够高的器件,这对于有效发挥保护器件的作用十分关键,另外集成了其它功能的器件也应当首先考虑。
众多半导体厂商提供了多种不同的TVS二极管封装形式,尤其是像SOT23和SC-70,以及与芯片同等大小的倒装芯片之类的微型封装,在板上只占约4.8mm2的位置,却可以同时保护多个线路。济近的许多新产品更是适应便携设备高集成度、小型化要求,将EMI/RFI/ESD保护集成在一个器件中,不但可以有效缩小空间,还大大减少了成本,降低了器件采购成本和加工成本,对于同时需要这几种保护功能的端口来说,可谓设计者的优选(图4)。
5. USB保护
一般USB的ESD保护分上行和下行两种情况。针对USB 1.1的ESD保护下行主要采用了NUF2101,上行ESD保护采用STF202或者NUF2221W1T2。这些产品即能满足USB线路终端的ESD保护,还具有良好的滤波功能。
6. 音频/扬声器数据线路保护
在音频数据线路保护方面,由于音频回路的信号速率比较低,对器件电容的要求不太高,100pF左右都是可以接受的。有的手机设计中将耳机和麦克风合在一起,有的则是分立线路。前一种情况可以选择单路TVS,而后一种情况如果两个回路是邻近的,则可以选用多路TVS阵列,只用一个器件就能完成两个回路的保护。
7. 按键/开关对于按键和开关回路,这些回路的数据率很低,对器件的电容没有特殊要求,用普通的TVS阵列都可以胜任。