嵌入式核心板开发之ESD静电保护

在电子产品开发中ESD静电防护是不可或缺的一环，下面为大家简单介绍核心板产品开发时有用的ESD二极管知识和技巧。

▌ESD管的介绍

ESD（Electrostatic Discharge Protection Devices），静电保护元器件，又称瞬态电压抑制二极管阵列（TVS Array），是由多个TVS晶粒或二极管采用不同的布局设计成具有特定功能的多路或单路ESD保护器件，主要应用于各类通信接口静电保护，比如USB、HDMI、RS485、RS232、VGA、RJ11、RJ45、BNC、SIM、SD等接口中。

▌ESD静电二极管特性

1. 低电容：结电容低，通常在PF级别；
2. 快速的响应时间：通常在ps级；
3. 封装体积小，小型化器件，节约PCB空间；
4. 灵活度高，可以根据应用需求设计电容、封装形式、浪涌承受能力等参数。

▌ESD静电二极管选型指南

1. ESD静电二极管的截止电压VRWM要大于等于电路中最高工作电压；
2. 脉冲峰值电流IPP和最大箝位电压VC的选择，要根据线路上可能出现的最大浪涌电流来选择合适IPP的型号，需要注意的是，此时的VC应小于被保护晶片所能耐受的最大峰值电压；
3. 用于高速信号的保护时，还要注意所传输信号的频率或传输速率，当信号频率或传输速率较高时，应选用低电容系列的ESD静电二极管；
4. ESD有单向（A）和双向（C）之分，根据工作的信号进行选择，单极性的信号可以选择单向的 ESD或双向的ESD， 双极性的信号要选择双向的ESD。

▌选型基本原则

致远电子嵌入式核心板产品M3568工控核心板，拥有成熟的设计案例可供参考，其中的接口均设计了ESD保护电路，并通过了静电测试，保证产品的持续稳定运行，可以放心使用。

1. 如通用外设串口的ESD设计, 采用通用的低速ESD二极管，截止电压3.3V，钳位电压12V，结电容100pF，通过100欧串阻配合降低峰值电压，参考设计如下:

图1 嵌入式核心板M3568 UART口ESD设计参考

2. 如SDIO高速信号的ESD设计, 使用低结电容的高速信号专用ESD保护器件，可令SDIO的通信质量不受影响，参考设计如下:

图2 嵌入式核心板M3568 SD/MMC设计参考

3. 如HDMI高速信号的ESD设计, 采用HDMI专用的接口保护器件，除了提供ESD防护之外，还能给EDID信号提供隔离和电平转换，参考设计如下:

图3 嵌入式核心板M3568 HDMI设计参考

▌ESD保护设计小结

ESD二极管广泛应用于通信、安防、工业、汽车、消费类产品、智能穿戴设备等电子产品的通信线及 I/O 口等静电保护。使用致远电子的嵌入式核心板产品，可获得全面可靠的硬件设计参考和配套软件驱动，提供的配套评估底板均经过严格的EMC测试，可提供测试报告。此外还会提供贴心的技术支持，诸如原理图检查、协助故障调试、特殊需求订制等，助您扫除产品研发途中的一切障碍。