如何從電路上來防護ESD？

一.設備為啥經(jīng)常返修

未做ESD(靜電放電)防護可能會對電子設備和電子元件造成潛在的害處。以下是一些不做ESD防護可能引發(fā)的問題：

1)元件損壞：靜電放電可能會導致電子元件的損壞或完全失效。這可能會導致設備故障，影響其性能或?qū)е滦枰鼡Q元件。

2)數(shù)據(jù)丟失：如果靜電放電直接作用于存儲介質(zhì)(如硬盤、閃存驅(qū)動器)，可能導致數(shù)據(jù)丟失或損壞。這可能會導致信息丟失、文件損壞或無法正常訪問存儲設備的情況發(fā)生。

3)故障頻發(fā)：靜電放電可能引起設備短暫的故障或崩潰。這可能導致頻繁的停機時間、維修費用增加以及生產(chǎn)效率下降。

4)產(chǎn)品質(zhì)量下降：如果在制造或組裝過程中沒有進行適當?shù)腅SD防護，靜電放電可能會導致產(chǎn)品質(zhì)量下降。例如，在半導體制造業(yè)中，靜電放電可能導致芯片表面的缺陷，從而影響產(chǎn)品的可靠性和性能。

5)成本增加：修復或更換因靜電放電而損壞的設備或元件可能需要花費大量的時間和金錢。此外，缺乏適當?shù)腅SD防護可能需要實施額外的質(zhì)量控制措施，并增加生產(chǎn)線上的測試工序，從而增加了成本和工作量。

因此，為了保護電子設備和電子元件免受靜電放電的影響，進行適當?shù)腅SD防護是非常重要的。這包括使用防靜電設備(如手套、腕帶等)、合適的工作臺和地板材料、合適的包裝和存儲方法等。

二.結(jié)構(gòu)上防護

1)結(jié)構(gòu)上最主要的是避免出現(xiàn)縫隙，如果實在沒辦法盡量減少縫隙，因為一旦有縫隙就有可能擊穿空氣放電。

2)外殼最好使用一種材料，上蓋與下蓋之間要有重疊，如果生產(chǎn)上允許盡量使用密封膠。

3)當產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)縫隙時，將敏感信號的線束、器件遠離縫隙。

三. 從電路上來防護ESD

原理圖上防ESD主要是從傳導的角度來防ESD,其主要的方法有“疏”和“堵”。

所謂的“疏”就是盡快讓靜電產(chǎn)生的瞬態(tài)干擾通過旁路到地。主要的器件有電容，TVS管，壓敏電阻。

所謂的“堵”就是通過電阻堵住干擾，當然電阻太小可能沒有作用，電阻太大可能會影響信號質(zhì)量，所以“堵”只能起到輔助作用，錦上添花。

1.ESD防護第一招 — 電容

看到ESD防護，工程師第一個想到的是電容，為什么選電容?便宜，便宜，便宜。好用，好用，好用。其優(yōu)點顯而易見。選一個合適的電容，一勞永逸，另外電容還可以抑制干擾和抗干擾的作用，真是萬金油啊。但電容也不是萬能的，高速信號就不能用，浪涌大了不能解決問題，電容防護幾kV的ESD還不確定防得住,目前也就是概念上可以用。

2.ESD防護第二招 — TVS ESD管

TVS(Transient Voltage Suppressors)二極管，是在齊納二極管工藝基礎(chǔ)上發(fā)明的一種新型高效電路保護元器件，亦稱TVS管、瞬態(tài)電壓抑制二極管、瞬變抑制二極管、瞬態(tài)電壓抑制器、雪崩擊穿二極管等，有單向和雙向之分。當TVS二極管的兩端經(jīng)受瞬間高能量沖擊時，它以ns級的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變?yōu)榈妥杩梗晕找粋€瞬間大電流，把它的兩端電壓箝制在一個預定的數(shù)值上，從而保護后面的精密元器件不受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的沖擊。TVS主要關(guān)注其反向斷態(tài)電壓，擊穿電壓，脈沖峰值電流，正向?qū)妷旱取?/p>

總之，TVS二極管具有快速響應、高電壓容忍能力、低漏電流和可重復使用等特點，使其在電路保護中得到廣泛應用。

3.ESD防護第三招 — 壓敏電阻

壓敏電阻的電阻材料是ZNO，它主要用于抑制過電壓保護電路，用來限制電壓在安全范圍內(nèi)。當壓敏電阻兩端電壓小于其壓敏電壓時，壓敏電阻相當于幾百兆歐姆或更高的數(shù)值以上絕緣電阻，當在壓敏電阻兩端加大于壓敏電壓的過電壓時，壓敏電阻的電阻快速下降，從而把電荷快速導走，從而有效保護電路中的其他器件。壓敏電阻采用的是物理吸收原理，因此每經(jīng)過一次ESD防護就傷一次，可謂防護ESD里面的拼命三郎。響應時間一般是us級，比TVS管慢，但是比較便宜。

編輯：黃飛