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電容能抗多大的ESD?

發(fā)布人:電巢 時(shí)間:2022-11-15 來(lái)源:工程師 發(fā)布文章

在一些電源和低速信號(hào)線上,電容也會(huì)用來(lái)抗ESD,電容能抗多大的ESD電壓呢?



ESD耐性和電容量有什么關(guān)系呢?



TVS或者說(shuō)ESD器件在制造過(guò)程中,可能會(huì)觸發(fā)ESD事件,發(fā)生損壞,這些事件可以用三個(gè)模型來(lái)進(jìn)行模擬。




1. Human Body Model,簡(jiǎn)稱HBM,人體模型,模擬人體靜電放電時(shí)的測(cè)試。




2. Machine Model,簡(jiǎn)稱MM,機(jī)械模型,模擬機(jī)械靜電放電時(shí)的測(cè)試。




3. Charged Device Model,簡(jiǎn)稱CDM,充電設(shè)備模型,模擬帶電設(shè)備靜電放電時(shí)的測(cè)試。



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圖片來(lái)自TI培訓(xùn)




回到正題,HBM一般有兩種測(cè)試規(guī)格,一種是IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn),一種是AEC-Q200-002。




IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)ESD靜電放電抗擾度實(shí)驗(yàn)的,ESD測(cè)試分為空氣和接觸測(cè)試兩種,需要用到靜電槍?zhuān)缦陆o出了靜電槍或者說(shuō)靜電發(fā)生器的電路簡(jiǎn)圖。




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靜電發(fā)生器內(nèi)部電路簡(jiǎn)圖

Rc為充電電阻,Cd為充電電容,Rd為放電電阻,簡(jiǎn)單的工作原理就是:充電開(kāi)關(guān)開(kāi),放電開(kāi)關(guān)關(guān),直流高壓電源通過(guò)Rc對(duì)Cd充電;充電開(kāi)關(guān)關(guān),放電開(kāi)關(guān)開(kāi),Cd儲(chǔ)存電荷對(duì)被測(cè)設(shè)備釋放。




IEC61000-4-2會(huì)比AEC-Q200-002更常用,差別在于Rd阻值不同。




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在知道這些基本知識(shí)后,如果對(duì)一個(gè)電容打ESD,也就是如下這樣:




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輸出端加上被測(cè)電容Cx,電容兩端電壓為Vx



對(duì)一個(gè)10KV 150PF的模型來(lái)說(shuō),含有的能量為Q=CV。



假設(shè)能量全部釋放掉,Cx=10NF上的瞬間電壓會(huì)達(dá)到10KV*150PF/(10nF +150pF)=147.78V,這個(gè)電壓還是很高的,一定程度會(huì)損壞電容。




算了一下1nF、10nF、22nF、47nF和100nF在10KV 150pF模型和10KV 330pF模型下瞬間達(dá)到的電壓值,當(dāng)電容達(dá)到100nF時(shí),電容上的電壓已經(jīng)很低了,電容是可以承受的,而且假設(shè)前提是模型的能量全部釋放,實(shí)際電壓會(huì)更低一點(diǎn)。




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感興趣的,可以算一算其他放電電壓,比如15KV和25KV,以及其他不同容值。


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