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用ESD 第 1 頁 ,共 12
【設計論壇】
子系統用ESD保護元件探討
Robert Ashton
電子產品在設計製造時常需面對ESD衝擊的威脅 ,因此如何設計能夠承受ESD衝擊的方法即成為十分重要的課題 。本文將介紹系統
ESD測試的方法以及進行系統ESD保護設計時需要注意的事項 ,同時也將針對現有的ESD保護元件進行討論 ,探討它們的特性分類
以及不同選擇所提供的保護能力比較。
不容忽視的ESD威脅
電子系統 ,包括筆記型電腦以及行動電話都面臨著靜電放電 (ESD ,Electrostatic Discharge )衝擊的威脅 ,在家中或辦公室內行走的
個人可能會聚積數千伏特的靜電,當接觸到接地物體時會在瞬間產生上升速度低於奈秒(nanosecond ),高達數十安培的電流 ,時間
則可以持續數百奈秒 。除了人體所帶來的威脅外 ,電纜線甚至是家具也都可能會聚積電荷而干擾甚至破壞較敏感的電子設備 ,因此
在電子系統設計上一個相當重要的條件,就是要確保能夠承受ESD的衝擊。
系統的ESD測試
為了確保電子系統不會太容易受到ESD的影響 ,系統必須經過ESD模擬情況的穩定度測試,這通常採用IEC 6 1000-4-2標準來進行,
IEC 6 1000-4-2指定了 用通常稱為ESD發射槍 (ESD gun )的ESD產生器來進行系統的測試。ESD產生器採用圖一中所顯示的波形並以
接觸模式進行調整 ,相關參數請參考表一 。
產品在可能會出現敏感性問題的點以及 用者可能碰觸到的部位進行測試,鍵盤、觸控式螢幕 、開關以及產品外殼上任何接縫或開
口處都建 議做為測試點 ,對系統的直接衝擊測試可以由兩個方式進行,首先 ,在接觸放電情況下會將一個接觸點安排在產品的導電
表面,並加入脈衝源來進行能量衝擊測試 ,對隔離表面則採用空氣放電的方式 ,在透過接觸點進行產品表面測試前 ,ESD產生器會
先充電到高電壓狀態 ,而放電衝擊則發生在產生器接觸點與產品接觸放電的瞬間 。
系統級的ESD測試,例如IEC 6 1000-4-2是以操作系統的方式處理 ,測試的輸出可以分為四個等級 ,其中最理想的是系統能夠不受ESD
能量衝擊影響中斷而能夠繼續運作 ,下一個可能被接受的情況則是系統會暫停 ,但可以在沒有人員介入的情況下自動回復運作 ,這
類例子如顯示螢幕上的閃爍信號或MP3播放器受到搖動,而需要更 注意的是系統的暫停需要實際介入 ,例如電腦重新啟動或移除
並重新插入便攜式設備的電池才能復原 ,當然最差的結果就是系統本身受到破壞 。
.tw/article/forum/fo 1188.htm 2007-8-22
用ESD 第2 頁 ,共 12
圖一 :IEC 6 1000-4-2電流波形 。
電壓 (V ) 最大電流 (A ) 上升時間(ns ) 30ns長度電流 60ns長度電流
誤差 ±10% ±30% ±30%
1 2000 7.5 0.7 –1.0 4 2
2 4000 15 0.7 –1.0 8 4
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