電容能抗多大的ESD?
在一些電源和低速信號線上,電容也會用來抗ESD,電容能抗多大的ESD電壓呢?
ESD耐性和電容量有什么關(guān)系呢?
TVS或者說ESD器件在制造過程中,可能會觸發(fā)ESD事件,發(fā)生損壞,這些事件可以用三個模型來進行模擬。
1. Human Body Model,簡稱HBM,人體模型,模擬人體靜電放電時的測試。
2. Machine Model,簡稱MM,機械模型,模擬機械靜電放電時的測試。
3. Charged Device Model,簡稱CDM,充電設(shè)備模型,模擬帶電設(shè)備靜電放電時的測試。

圖片來自TI培訓
回到正題,HBM一般有兩種測試規(guī)格,一種是IEC61000-4-2標準,一種是AEC-Q200-002。
IEC61000-4-2標準是針對ESD靜電放電抗擾度實驗的,ESD測試分為空氣和接觸測試兩種,需要用到靜電槍,如下給出了靜電槍或者說靜電發(fā)生器的電路簡圖。

靜電發(fā)生器內(nèi)部電路簡圖
Rc為充電電阻,Cd為充電電容,Rd為放電電阻,簡單的工作原理就是:充電開關(guān)開,放電開關(guān)關(guān),直流高壓電源通過Rc對Cd充電;充電開關(guān)關(guān),放電開關(guān)開,Cd儲存電荷對被測設(shè)備釋放。
IEC61000-4-2會比AEC-Q200-002更常用,差別在于Rd阻值不同。

在知道這些基本知識后,如果對一個電容打ESD,也就是如下這樣:

輸出端加上被測電容Cx,電容兩端電壓為Vx
對一個10KV 150PF的模型來說,含有的能量為Q=CV。
假設(shè)能量全部釋放掉,Cx=10NF上的瞬間電壓會達到10KV*150PF/(10nF +150pF)=147.78V,這個電壓還是很高的,一定程度會損壞電容。
算了一下1nF、10nF、22nF、47nF和100nF在10KV 150pF模型和10KV 330pF模型下瞬間達到的電壓值,當電容達到100nF時,電容上的電壓已經(jīng)很低了,電容是可以承受的,而且假設(shè)前提是模型的能量全部釋放,實際電壓會更低一點。

感興趣的,可以算一算其他放電電壓,比如15KV和25KV,以及其他不同容值。
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