工業(yè)接口保護(hù)：較高工作電壓(VRWM)的ESD設(shè)計(jì)考量

　　在工業(yè)應(yīng)用中的高容壓或高靈敏度(模擬)接口上配置ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)與針對(duì)基本數(shù)字I/O的典型ESD保護(hù)方案有所不同。本文討論工業(yè)檢測(cè)與控制應(yīng)用中的應(yīng)用需求，以及這些需求如何影響設(shè)備保護(hù)所需的技術(shù)類型。

　　為確保接口正常工作，被保護(hù)設(shè)備的電容與偏移電壓(offset Voltage)是兩個(gè)主要考慮的參數(shù)：電容過(guò)高則損害信號(hào)完整性，尤其在數(shù)據(jù)傳輸速率較高時(shí)。諸如USB2.0、USB3.0或HDMI等廣泛采用的接口與此有關(guān)。

　　VRWM(ESD保護(hù)二極管的工作電壓) 應(yīng)足夠高，以使保護(hù)結(jié)構(gòu)不受正常工作接口干擾。圖1表示接口上相對(duì)于正常信號(hào)電平的VRWM。VRWM與另一重要參數(shù)漏電流IRM相關(guān)聯(lián)。當(dāng)電壓低于VRWM時(shí)，雖然您可以使用僅在特定電壓(VRWM)下才工作的器件，但總會(huì)有某些活動(dòng)(譬如：泄漏問(wèn)題)，所以也并沒(méi)有理想器件。為盡量減少對(duì)接口造成的影響，我們希望這一漏電流(IRM)盡可能低?！　?/p>

 

　　用于高電壓保護(hù)的VRWM 設(shè)計(jì)

　　作為例子，讓我們假設(shè)有個(gè)工作在0～3.3V的特定接口。為了保護(hù)該接口，保護(hù)器件需有高于3.3V的工作電壓(VRWM)。考慮到留有一些余量，您應(yīng)當(dāng)選擇一個(gè)5V的器件。該器件需要具有低泄漏電流，其指定的電壓最好與接口有關(guān)。換句話說(shuō)：指定為5V或者3.3V下的泄漏電流。

　　目前還不錯(cuò)，但如果您的接口可工作在高于5V的電壓下呢?很明顯，當(dāng)施加短ESD類型的脈沖，保護(hù)器件可以處理這些脈沖并將它們鉗位。但工業(yè)I/O經(jīng)常要求能夠承受遠(yuǎn)高于正常工作電壓的直流電壓。就算30～35V的電壓也并不罕見(jiàn)。在5V ESD保護(hù)二極管上施加35V直流電壓通常不是一件好事。器件將融化并短路。因此，若要保護(hù)一個(gè)接口，使其能承受的電壓高于正常工作電壓，則保護(hù)器件的VRWM必須高于正常工作電壓。對(duì)于典型30～35V輸入處理容差的工業(yè)I/O應(yīng)用，至少需要36V VRWM。

　　特定二極管的典型IRM指定為VRWM時(shí)的值。當(dāng)使用36V器件時(shí)，您得到36V情況下的泄漏電流。如上所述，IRM與正常工作電壓最為密切相關(guān)。若在36V時(shí)有泄漏電流，則更低電壓時(shí)泄漏電流也會(huì)更低，但到底低多少?因此最好有一個(gè)較高工作電壓(VRWM)的保護(hù)器件，在該器件上與接口相關(guān)的泄漏電流數(shù)據(jù)于較低電壓時(shí)亦可獲得。