Pwoteksyon ESD pou konsepsyon san fil
Egzeyat elektwostatik (ESD) se liberasyon an toudenkou, san kontwòl nan enèji elektrik estatik. Sa a egzeyat nan enèji elektrik ka domaje sikui entegre sansib, ak konsèpteur sistèm san fil yo dwe okouran de ESD.
Manifaktirè sistèm san fil yo ap devlope espesifikasyon ESD pi sevè, sa ki fè travay la nan konsèpteur tablo sikwi pi difisil. Yon varyete diferan estanda ESD egziste, ki konplike efò konsepsyon an. Nou konsidere de estanda entènasyonal ki pi komen yo: modèl kò imen HBM (humanbodymodel) ak IEC1000-4-2. Premye estanda a simule kondisyon kontak epi li aplike nan aparèy la; dezyèm estanda a itilize pou pwoteksyon ESD nan nivo sistèm.
Pwoteksyon ESD pou desen san fil fè fas a defi espesyal. Gen plizyè teknik pou pwoteksyon ESD, yo chak ak pwòp avantaj ak dezavantaj yo. Sepandan, pou konsepsyon san fil, pèfòmans, espas sikwi, pwa, konsomasyon pouvwa ak pri tout favorize itilizasyon rezo pwoteksyon dyod entegre.
Pli lwen, nou pral diskite sou fason pou aplike rezo a dyòd pou jwenn pi bon pèfòmans pwoteksyon ESD. Pèfòmans optimal se pre relasyon ak Layout nan tablo sikwi a asire ke kouran ESD ka antre nan aparèy pwoteksyon an san yo pa domaje sikui yo entegre sansib. Anplis de sa, itilize nan rezo pwoteksyon dyod ta dwe peye atansyon sou pwoblèm nan pouvwa-desann nan sistèm nan. Finalman, pa gen okenn fason fasil ki gen rapò pèfòmans nan pwoteksyon ESD nan yon aparèy ak pèfòmans nan pwoteksyon nan yon sistèm, men espesifye yon vòltaj blocage pwoteje aparèy la se yon fason efikas konekte de la.
Tès estanda ESD HBMESD anjeneral yo itilize pou sikui entegre, pandan y ap IEC1000 defini tès ESD nan sistèm lan. Tou de sèvi ak modèl la egzeyat ESD nan kondansateur pase nan rezistans aktyèl-limite (Figi 1). Diferans lan se gwosè a nan valè aparèy la. Pou HBM, valè kondansateur a se 100pF ak rezistans limite aktyèl la se 1500Ω. Remake byen ke aktyèl egzeyat pik nan IEC1000 se prèske 5 fwa pi wo pase sa yo ki nan HBM pou menm vòltaj la ESD. Anplis de sa, IEC1000 itilize metòd egzeyat kontak ak egzeyat lè pou teste ekipman yo. Estanda a defini vòltaj ESD nan egzeyat kontak kòm 2kV a 8kV, ak kontak lè a ka rive nan 15kV. Remake byen ke tan aktyèl la monte espesifye nan IEC1000 se mwens pase 1ns, ki egzije yon repons trè vit nan aparèy pwoteksyon an (Figi 2). Pou menm rezon an, Layout tablo a enpòtan anpil pou reyalize pwoteksyon ESD pou yon sistèm.
Metòd pwoteksyon Si yo dwe satisfè kondisyon pwoteksyon ESD IEC1000-4-2, ekipman kominikasyon san fil bezwen pwoteksyon apwopriye. Zòn itilizatè yo manyen, tankou bouton ak pò I/O, yo sansib a ESD epi kidonk bezwen pwoteksyon. Yon teknik senp se mete kondansateur sou liy kominikasyon yo pou absòbe pulsasyon ESD, ki diminye to siyal la ak ogmante konsomasyon aktyèl la kondwi. Yon sparkgap ka itilize sou tablo a. Se sparkgap la fèt pou fusion pandan ESD batman kè a, ak kouran an shunted nan tè a. Sepandan, teknoloji sa a pran yon gwo espas ak lakòz enfidèl pwoteksyon ESD apre aje. Aparèy MOV (metaloxidevaristor) ka etenn nan vòltaj segondè epi yo ka itilize nan aplikasyon ki gen tan repons dousman. Sepandan, bulkiness yo ak gwo kapasite fè yo pa apwopriye pou pwoteje liy siyal yo, ak yon dezavantaj adisyonèl se karakteristik aje yo.
Pou dyod Zener, byenke kapab sere gwo kouran nan yon vòltaj bay, li pwodui kapasite parazit ki pa nesesè pou veye liy siyal yo. Kontrèman, dyod vit, ki ba-kapasite ki konekte ak tè ak pouvwa se yon bon solisyon. Yo ka okipe gwo kouran pik, gen ti kouran flit ranvèse, epi yo ka kenbe tèt ak plizyè grèv ESD san domaj; li avèk siksè devye pulsasyon ESD lwen aparèy pwoteksyon sansib epi li gen yon lavi ki long. Sepandan, yon pè dyod obligatwa pou chak liy gad. Malgre pri ki ba pou chak aparèy, pri enstalasyon total la ak espas obligatwa fè yon solisyon fann pa apwopriye.
Pa egzanp, 17 pè dyod yo oblije pwoteje pò paralèl IEEE-1284. Entegre diferan kantite pè dyod nan yon pake sèl rezilta nan yon solisyon pi bon pri-efikas.
Prensip pwoteksyon ESD nan etalaj dyod rezo pwoteksyon dyod entegre se trè senp. Yon pè dyod ki konekte ak ekipman pou pouvwa a ak tè a ajoute nan liy siyal pwoteje. Pandan operasyon nòmal, dyod sa yo gen patipri ranvèse, men patipri pi devan rive lè vòltaj la sou liy siyal la pi wo oswa pi ba, respektivman, pase vòltaj la nan tèminal ki koresponn lan. Patipri pi devan rive pandan yon batman ESD, lè dyod la trase kouran nan ekipman pou pouvwa a oswa tè, kite aparèy la pwoteje, ki se sèlman sibi yon ti vòltaj ak chòk aktyèl.
Depi sikwi entegre I/O broch yo fèt pou kenbe tèt ak 2kV HBMESD vòltaj, aparèy la pwoteje ka kenbe tèt ak enèji sa a, sepandan sa a mete kondisyon pi sevè sou rezo a dyòd ekstèn. Dapre metòd IEC1000-4-2, rezo sa yo bezwen reziste "kontak egzeyat" nan 8kV. Pli lwen, li bezwen tou kranpon vòltaj la dèyè li pou ke sikui entegre oswa lòt aparèy pasif yo pa domaje. Finalman, yo nan lòd yo pa degrade pèfòmans nan siyal la, kapasite total pè a dyòd yo ta dwe mwens pase 5pF.
Piske aplikasyon san fil tipikman mande pou ti pakè anprint, aparèy pwoteksyon yo dwe pake nan pakè SOT, MSOP, ak QSOP, ki pi konpetitif pase solisyon disrè (Figi 3).
Optimize pwoteksyon ESD dwe peye atansyon sou konsepsyon ak enstalasyon tablo sikwi a. Premyèman, minimize enduktans parazit ant pwen antre ESD batman kè ak rezo pwoteksyon dyod (Figi 4). Inductance parazit la pral reziste chanjman rapid nan aktyèl batman kè ESD, sa ki pèmèt aktyèl ESD k ap antre nan rezo dyod la koule nan aparèy la pwoteje. Nan sans sa a, designer a ta dwe mete rezo a dyòd ant induktè a ak aparèy la pwoteje, ki amelyore pèfòmans pwoteksyon ESD nan de fason: inductor a reziste chanjman rapid nan aktyèl ak gaye sou tan, diminye pik aktyèl la; ESD pulsasyon yo fòse yo pase nan rezo a dyòd an premye, epi sèlman yon ti fraksyon nan pulsasyon yo antre nan aparèy ki vin apre yo.
Sa yo se klavye esd san fil, sourit esd san fil, braslè ponyèt esd san fil:
