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langtuodianzi 发表于 2015-4-22 16:51

物联网基础设备防雷防静电(ESD)

本帖最后由 langtuodianzi 于 2015-4-22 16:58 编辑

一．什么是ESDESD（Electro-Staticdischarge）的意思是“静电释放”。国际上习惯将用于静电防护的器材统称为ESD，中文名称为静电抑制器。对电子产品而言，静电放电往往是致命的——它可能导致元器件内部线路受损，直接影响产品的正常使用寿命，甚至造成产品的损坏。IC自身防静电的能力并未随半导体工艺技术的发展而提高，反而下降。二．ESD的种类和优劣势比较
类型技术特征原理代表器件优点缺点
硅技术TVS/ESD器件硅技术PN结的反向击穿TVS管响应速度快 钳位电压很低 因本身不承受静电能量所以抗冲击次数较高 具备防浪涌能力单向性 漏电流较大 容值较高 低容值产品价格较高
陶瓷电容ESD保护陶瓷技术    氧化锌等压敏材料的特性压敏电阻稳定 无极性价格极低钳位电压较高 漏电流较大 容值较高 低容值产品价格较高抗冲击次数低
集合材料的ESD器件聚合物合成材料高分子聚合物的特殊物理特性高分子材料器件　无极性漏电流极低电容极低钳位电压较高 耐高温耐老化能力差
玻璃陶瓷ESD器件玻璃陶瓷利用特殊陶瓷材料的特定微观结构玻璃陶瓷ESD器件无极性； 钳位电压与TVS相当； 漏电流极低，相应速度快；耐高温，耐老化； 抗冲击次数高。触发电压稍高 目前只有0603和0402封装 应用领域受限制（洁净度高）

三．物联网接口，防ESD保护方案推荐




物联网接口名称推荐ESD型号
CANBUS总线LT-BV24C
RJ45（以太网百兆网，千兆网）SLVU2.8-4/SRV05-4/TVS-BV05C,LT-B3D090L，LT-BA151N
USB2.0,USB3.0SRV05-4/ULC0524P
RS-485SM712/SMBJ6.5CA/BS0080MS/BS0300N-2C
RS-232TVS-BV15C/SMBJ15CA-TP
HDMI,HDMI1.3高清视频接口ULC0524P/0603-240E0R8PP
RF天线LT-BV05C
模拟输入LT-BV05C
音视频BS0060N-C/TVS-BV05C
WIEGANDSRV05-4,BV05C


      玻璃陶瓷      利用特殊陶瓷材料的特定微观结构      玻璃陶瓷ESD器件      无极性； 钳位电压与TVS相当； 漏电流极低，相应速度快；耐高温，耐老化； 抗冲击次数高。      触发电压稍高 目前只有0603和0402封装 应用领域受限制（洁净度高）四．保护方案推荐1、CANBUS总线防雷放静电    作为ISO11898CAN标准的CANBus（ControLLerAreaNet-workBus），是制造厂中连接现场设备（传感器、执行器、控制器等）、面向广播的串行总线系统，最初由美国通用汽车公司（GM）开发用于汽车工业，后日渐增多地出现在制造自动化行业中。    CAN总线防雷的要求非常高，需采用二级保护模式，确保数据安全，如下图方案：    2、以太网接口RJ45防雷放静电    为解决现有防雷保护电路效果较差、会影响信号传输质量等问题，本方案以太网接口防雷保护电路的各个输入侧端口处设有由气体放电管组成的第一级保护电路，在各个器件侧端口处设有主要由硅保护二极管组成的第二级保护电路，所述第一级保护电路的动作电压高于所述第二级保护电路的动作电压，在每一个器件侧端口与相应的输入侧端口之间串联有起退耦作用的限流器件。在第二级保护电路中可采用硅保护二极管与快恢复二极管串联，或将每两个硅保护二极管正端背靠背连接的方式以减小硅保护二极管的结电容所产生的影响；在第一级保护电路中可采用两极或三极气体放电管来实现共模及差模过电压保护。如图    使用该方案,可以使线路承受很大的浪涌，快速脉冲群，静电。    该方案采用三重保护模式，并使用低电容保护ESD。    可以达到ITU-TK.21的标准要求。3、USB接口防雷防静电    USB3.0的增强版主要特性有：    －10Gbps数据传输率    －改进数据编码，提高数据传输效率，以获得更高的吞吐和I/O能效    －兼容现有USB3.0接口、数据线    －兼容现有USB3.0软件堆栈和设备级协议    －兼容现有USB3.0、USB2.0Hub、设备4、RS485/RS232低速数据防雷防静电    5、HDMI高清视频接口        HDMI高清接口专用保护器件ULC0524P    HDMI高清接口保护器件ULC0524P,适用于蓝光DVD,高清播放器,平板电脑,高清机顶盒等设备高清接口保护.    HDMI接口的ESD保护电路及解决方案ULC0524P，具有低电容和高保护能力，适合于高清晰多媒体接口HDMI和数字视频接口DVI产品。ULC0524P是瞬态电压抑制器(TVS)二极管阵列，具有IEC标准静电放电(ESD)、快速放电(EFT)和电缆放电事件(CDE)保护功能，从而可保护敏感器件，可用于保护最多四个高速数据线和一个电源线(Vcc)。    HDMI接口的ESD保护电路及解决方案
    ULC0524P属于低电容保护器件系列，它采用一种专有工艺技术，频率高于2GHz时，零信号衰减的数据线路电容为0.3pF。该器件所提供的ESD保护可达IEC61000-4-2±15kV(空气)和±8kV(接触)及IEC61000-4-5(闪电)5A(8/20us)，EFT保护可达IEC61000-4-440A(5/50ns)。

flypigeon 发表于 2015-5-4 16:40

好**，必须顶一个

langtuodianzi 发表于 2015-5-5 09:44

随着电路结构和电子产品的物理尺寸变得越来越小，在设计周期的早期进行电路保护设计变得更加重要。虽然，在一项设计中功能和性能是最为重要的，但是，如果不在设计周期的早期阶段加入电路保护，那么可能会导致开发周期延迟，在最坏的情况下，更会造成产品在市场中的失败。

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