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USB2.0端口设备静电防护方案设计压敏电阻或TVS管

2023-08-29 01:15| 来源: 网络整理| 查看: 265

双二极管BAT54S在电路中一般用于钳位或保护作用。但其作用必须要根据电路来综合分析。

例如,在下图电路中:

BAT54S是用于输出电压钳位,使输出电位A_DIFF1+钳位在在(AGND-0.32V~AVD5+0.32V) 之间;注:BAT54S :正向压降最大为320mV

当运放输出电压高于AVD5时,BAT54的2,3脚之间的二极导通,将输出电压钳位于AVD5+0.32V;

同理,当运放输出电压低于AGND时,1,3脚之间的二极管导通,将输出电压钳位于AGND-0.32V;

当运放输出大于AGND 小于AVD5时, 3,2脚之间截止,1,3脚之间截止,输出电压等于A_DIFF1+ //-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

USB接口静电(ESD)防护电路USB接口静电(ESD)防护电路为了应对ESD给芯片所可能带来的潜在损伤,业界常用的做法是在敏感的CMOS芯片附近施加外围的ESD保护元件。外围的ESD保护元件将较高的ESD电压在短时间内钳位至较低的电压,从而确保氧化物击穿电压不会被超过。具体的做法就是在电子系统的连接器或端口处放置ESD保护元件,使得电流流经保护元件,且不流经敏感元件,以维持敏感元件的低电压,使其免受ESD应力影响,进入有效控制ESD事件的发生。

压敏电阻

0603-240E0R8PP-LF它最大特点是反应速度快(0.5ns~1ns)、非常低的极间电容(0.05pf~3pf),很小的漏电流(1μA),非常适合各种接口的防护。

TVS管-ESD05V14T-LC

USB2.0集成度高,容易受到静电干扰而损坏,而ESD05V14T-LC能起到有效的作用,广泛应用一台式电脑、USB、DVD刻录机等设备上,改TVS的结电容小于1.2pF,在USB2.0最高速480Mbps时都可以完整传输信号,数据不丢包,支持热拔插,防护电路如下:

  基于ESD05V14T-LC的USB2.0防护方案电路

TVS管-ESD5302

 

电源加TVS管 特别是对于裸露在外的一些接口,比如USB、LVDS、网口、SD卡等,对这些接口进行接触放电时,静电很容易就会“串”到电源线上,静电由本来的共模变成了差模,此时电源上就会产生一个很高的尖峰,很多芯片都承受不了,发生死机,复位等问题。对于电源VCC的ESD保护,可以并接TVS管来解决。TVS管与稳压二极管很相似,都有一个额定的电压,不同的是它的响应速度特别快,对静电有很好的泄放作用。要注意的是布局布线的时候,TVS管要尽量靠近接口的位置,TVS的阴极以最近的路径接到接口的外壳地。

敏感器件电源添加LC滤波 有些IC特别容易受静电影响,进行ESD试验时,总是发生复位或者死掉。究其原因,一般都是电源引脚受到干扰。对此可以对其电源添加LC滤波。一般芯片的VDD管脚旁边都会有一个去耦电容,但是这个去耦电容是没有办法有效拦截静电的,甚至是几十uF的钽电容并接小电容,效果仍旧不佳。这时候,如果再串一个小电感,情况就得到很好的改观。静电放电会产生一个尖峰,同属于高频干扰,LC可以很好地将高频滤除,使通过电感之后的尖峰大大减弱,IC就不容易死机或者复位。

PCB铺地要求 PCB要尽可能多的铺地。如果是双面板,两面都要大面积铺铜,而且还要有足够的地过孔;如果是四层板或以上,主要元件层的临近平面层要设置成地层。比如四层板,如果主要元件在顶层,那么分层为:顶层->地层->电源层->底层;如果主要元件在底层,分层为:顶层->电源层->地层->底层。  



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