發布日期：2022-10-09 點擊率：106
ESD（Electro-Static discharge）的意思是“靜電釋放”。ESD是20世紀中期以來形成的以研究靜電的產生、危害及靜電防護等的學科。防止靜電首先要設法不使靜電產生；對已產生的靜電，應盡量限制，使其達不到危險的程度。其次使產生的電荷盡快泄漏或中和，從而消除電荷的大量積聚。國際上習慣將用于靜電防護的器材統稱為“ESD”，中文名稱為靜電阻抗器或者靜電抑制器。ESD靜電二極管是一種瞬態過壓、防靜電保護元件，是為高速數據傳輸應用的I/O端口保護設計的器件，ESD保護器件是用來避免電子設備中的敏感電路受到ESD(靜電放電)的影響。可提供非常低的電容，具有優異的傳輸線脈沖（TLP）測試，以及IEC6100-4-2測試能力。適用于USB接口、HDMI接口、IEEE1394接口、天線接口、VGA接口、DVI接口、按鍵電路、SIM卡、耳機及其他各類數據傳輸接口。因此在靜電防護方案設計中使用ESD靜電二極管是最佳的選擇。
USB 和高清多媒體接口 (HDMI) 在過去三年中進行了大修，提高了這些協議的數據速率和吞吐量。HDMI 2.0 的數據速率已增長到 6Gbps，USB Type-C USB 3.1 Gen 2 的數據速率已增長到 10Gbps。數據速率的提高可實現更高分辨率的視頻和更快的數據傳輸，但也使得使用這些協議的系統更難保護靜電放電 (ESD) 來襲。
為 USB Type-C 和 HDMI 2.0 系統選擇 ESD 保護二極管需要考慮三件事：
1. 二極管的 I/O 電容。
2. 二極管的鉗位電壓。
3. 器件封裝和占位面積。
曾經很難找到適合所有這三個考慮因素的ESD 保護二極管，但 TI 的新低電容器件系列可以幫助解決 ESD 保護挑戰。例如，TPD4E02B04 可以為 USB Type-C 和 HDMI 2.0 系統提供 ESD 保護，具有低電容、低鉗位電壓和小尺寸/易于布線的封裝。
二極管電容
TPD4E02B04 是一款基于四通道瞬態電壓抑制器 (TVS) 的 ESD 保護二極管，具有極低的電容。該器件的典型電容為 0.27pF，最大值為 0.37pF。這種低電容支持使用高帶寬二極管，如圖 1 中的插入損耗圖所示。圖 2 和圖 3 顯示 TPD4E02B04 可以通過 HDMI 2.0 眼圖和 USB Type-C USB 3.1 Gen 2眼圖對信號完整性影響很小。
圖 1：TPD4E02B04 差分插入損耗
圖 2：USB 3.1 Gen 2 眼圖（使用 TPD4E02B04）
圖 3：HDMI 2.0 6Gbps TP2 眼圖（使用 TPD4E02B04）
鉗位電壓
選擇具有足夠低電容的 ESD 保護二極管對于發送和接收高速信號至關重要，但如果該器件沒有足夠低的鉗位電壓，它將無法保護系統免受 ESD 沖擊。TPD4E02B04 在 ESD 沖擊期間支持低鉗位電壓，具有 0.47Ω 的低動態。憑借這種低動態特性，TPD4E02B04 在 5A 傳輸線脈沖 (TLP) 下提供 8.8V 的鉗位電壓，從而在 ESD 事件期間保持系統安全。
封裝和布局
封裝是高速 ESD 保護的重要考慮因素，便于布局和小尺寸。HDMI 和 USB Type-C 連接器均具有 0.5mm 引腳間距和高引腳密度。重要的是有一個易于布線且足夠小以適合連接器尺寸的封裝。TPD4E02B04 具有與 HDMI 和 USB Type-C 連接器匹配的 0.5mm 引腳間距。它還具有流通路由，使信號走線能夠直接穿過封裝。
圖 4 和圖 5 顯示了使用 TPD4E02B04 進行高速信號保護的 HDMI 和 USB Type-C 的示例布局。
圖 4：HDMI 2.0 Type-A 發射器端口布局
圖 5：具有一側 ESD 布局的 USB Type-C 中型安裝混合連接器
因此，在為高速數據速率選擇 ESD 時，請始終考慮電容、鉗位電壓和封裝。這樣做將確保我們的 ESD 保護解決方案不會干擾高速信號、可靠地防止 ESD 沖擊并且易于實施。
ESD靜電二極管具有體積小、無極性、反應速度快等諸多優點,現在的設計中使用靜電抑制器作為防護器件的比例越來越多，尤為適用于USB接口、HDMI接口、IEEE1394接口、天線接口、VGA接口、DVI接口、按鍵電路、SIM卡、耳機及其他各類數據傳輸接口。且ESD靜電二極管采用可控硅結構，保護電壓和鉗位電壓較低，產品不易老化，可以很好的保護被保護設備不受損壞，可長期多次使用。
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