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静电放电(ESD)是一种意外的快速高压瞬态波形,出现在电路内的导体上。ESD引起的高电压和电流峰值可能导致静电敏感IC等器件发生故障。人际接触是ESD的常见来源。即使人与电路没有直接接触,电容式检测开关等器件也可以允许电荷耦合到电导体上。在ESD放电可能导致电路故障的情况下,需要ESD保护。
电磁干扰(EMI):电磁辐射的存在,可能会破坏附近的系统。EMI的来源包括电风暴(闪电),主电源线中断,太阳辐射和附近的电路(电源,变速电机驱动器,电弧焊机等)。
电磁兼容性 (EMC):衡量系统在以下两方面的能力:
在电磁辐射 (EMI) 下正常工作。
不会发出超过系统类型及其使用环境所定义的法规的EMI。
静电保护器件种类
下表总结了可用于 ESD 保护的不同组件。大致按从最低功率到最高功率分量排序。
MLCC陶瓷电容器
优势:便宜、小
缺点:对高功率ESD事件无效
对高电压|敏感适用于帮助降低由小 ESD 事件引起的电压尖峰
Zenor齐纳二极管
优势:非常严格控制的“接通”电压
缺点:对高功率ESD事件无效
齐纳二极管是雪崩二极管的一种形式,就像TVS一样。主要区别在于,齐纳二极管通常设计用于更清晰的导通特性(用于电压调节目的),而功耗则更小。
TVS瞬态电压抑制二极管
优势:导通时间快(特别是单向,双向较慢)
可处理中等功率 ESD 事件
缺点:不适合作为单个元件来有效应对高功率ESD事件(需要与MOV,火花间隙或GDT配对)。
MOV(金属氧化物压敏电阻)
优势:通流量大
缺点:累积退化
大漏电流
大电容 (10−1000pF10−1000pF)
气体放电管
优势:可熄灭极高功率 ESD 事件(例如雷击)
缺点:比TVS二极管更笨重、更昂贵
不要具有低而尖锐的导通电压,因此通常与TVS二极管结合使用。
累积降级为高功率事件
GAP火花间隙
火花间隙非常简单(只是PCB层上的铜形状!工作原理与GDT相同,但没有受控的气氛和压力。
标准
IEC-61312-1:雷电电磁脉冲保护,于1995年首次推出。
Telecordia GR-1089核心:电磁兼容性和电气安全 - 网络电信设备的通用标准:电信服务提供商使用。它包含 NEBS(网络设备 - 建筑系统)标准。
IEC 61643-1,第一版,1998年,连接到低压配电系统的浪涌保护器件。最早引用8/20us雷电波形之一。
IEEE C62.41.2,关于低压(1000 V及以下)交流电源电路中浪涌电压特性化的推荐做法。
符合 IEC 61000-4系列标准
IEC 61000-4 完全是关于电磁兼容性 (EMC) 的。
符合 IEC 61000-4-2 标准
例如,上海雷卯 ULC0511CDN ESD 二极管阵列的 ESD 耐压 VESD 的额定值为 ±30kV(符合 IEC61000-4-2(接触),±30kV,符合 IEC61000-4-2(空气)标准。
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