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ESD和EMD的區(qū)別

2021-04-15 08:54:57      點(diǎn)擊:

仍然有很多電子工程師對靜電的產(chǎn)生及防護(hù)了解不夠,往往把靜電阻抗器(ESD)和用于一般電壓保護(hù)的壓敏電阻(EMD)混為一談。下面就簡單介紹一下壓敏電阻。
壓敏電阻是一種無極性過電壓保護(hù)元件,無論是交流電路或直流電路,只需將壓敏電阻器與被保護(hù)電器設(shè)備或元器件并聯(lián)即可達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。壓敏電阻的缺點(diǎn)是易老化和電容較高,老化是指壓敏電阻內(nèi)的二極管元件被擊穿。由于大多數(shù)情況下P-N結(jié)過載時(shí)會(huì)造成短路,依其負(fù)載的頻繁程度,壓敏電阻開始吸引泄漏電流,泄漏電流會(huì)在敏感的測試電路中引起測量數(shù)據(jù)誤差,同時(shí),特別是在額定電壓高的電路中,會(huì)造成強(qiáng)烈發(fā)熱。
壓敏電阻的電容高(最低都在100pf以上),使它在很多情況下不能在信號(hào)傳輸線路中使用。電容和導(dǎo)線電感形成一個(gè)低通電路,會(huì)使信號(hào)極大地衰減。但頻率大約在30kHz以下的衰減可以忽略不計(jì)。但是對于要求通過USB端口與計(jì)算機(jī)連接的大多數(shù)碼產(chǎn)品來說,一旦連接端口的電容值大于5pf時(shí),往往會(huì)引起數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)或失敗。
電子消費(fèi)類、數(shù)碼產(chǎn)品中專門的靜電阻抗器ESD(靜電保護(hù)元件):電壓范圍為〈24V,極間電容有〈2.5pf的,響應(yīng)速度小于1ns,極低的漏電流,封裝主要為0603和0402。工作原理是:在電器正常工作過程中,ESD只是表現(xiàn)為容值極低的(一般〈5pf)容抗特性,不會(huì)對正常的電器特性產(chǎn)生影響,且不會(huì)影響到電子產(chǎn)品的信號(hào)及數(shù)據(jù)傳輸;當(dāng)器件兩端的過電壓達(dá)到預(yù)定的崩潰電壓時(shí),迅速(納秒級)做出反應(yīng),以幾何級數(shù)的量放大極間漏電流通過,從而達(dá)到吸收、減弱靜電對電路特性的干擾和影響。同時(shí),由于ESD靜電阻抗器的構(gòu)成材質(zhì)的特殊性,ESD往往都是通過對靜電進(jìn)行吸收和耗散,亦即表現(xiàn)為一個(gè)充放電的過程,來達(dá)到對設(shè)備進(jìn)行靜電防護(hù),所以設(shè)備中的ESD靜電阻抗器都不易老化損壞。
由于國外進(jìn)口電子產(chǎn)品時(shí)均要求通過靜電測試,這就要求我們設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)應(yīng)充分考慮ESD問題,在硬件的設(shè)計(jì)上應(yīng)該注意的有以下幾個(gè)方面的問題:首先,靜電會(huì)通過兩種渠道在傳播,一種是感應(yīng)的空氣放電,另外一種是傳導(dǎo);感應(yīng)的空氣放電主要防護(hù)措施是屏蔽,主要考慮結(jié)構(gòu)等方面的問題;傳導(dǎo)的防護(hù)主要是吸收,我們只要在需要保護(hù)的端口前增加ESD即可;其次,在我們增加保護(hù)器件ESD時(shí),盡量遠(yuǎn)離受保護(hù)的端口而盡量靠近靜電到入口;在次,在設(shè)計(jì)PCB時(shí)經(jīng)過ESD期間的線路,盡量產(chǎn)生銳角;最后,應(yīng)該重點(diǎn)考慮受保護(hù)器件的地線走向問題,是否也是全部納入受保護(hù)的范疇,否則在做靜電反向脈沖測試時(shí),無法達(dá)到正向脈沖的等級。
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