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如何選擇ESD防護TVS?(LTP篇)

    目前消費性電子產品也都必需通過IEC 61000-4-2的靜電放電測試要求。TVS (Transient Voltage Suppressor) 便是專門設計用于吸收ESD能量并且保護系統免于遭受ESD損害的保護組件,因此如何選擇適當的TVS以提高電子產品的ESD耐受度便成為一個重要的課題。
    TVS保護組件的工作原理如附圖一所示,TVS在線路板上是與被保護線路并聯的,當ESD瞬間高電流的沖擊下,TVS能夠實時導通提供給瞬時電流一個超低電阻通路,此時ESD的瞬時電流與能量便經由TVS所引開,然而TVS是否能夠對被保護線路提供有效地保護功能除了須考慮TVS在ESD沖擊下的導通速度是否夠快,更須要考慮TVS導通后箝制電壓 (Clamping Voltage) 是否夠低,來避免被保護線路受到ESD的沖擊而造成訊號的干擾所引發系統重置、當機甚至損傷。因此,在ESD沖擊下,TVS導通后的Clamping Voltage高低便是選擇TVS效能的一項重要指標。
TVS保護組件的工作原理
圖1:TVS保護組件的工作原理
如何量測到TVS在ESD沖擊下的Clamping Voltage呢? 傳輸線脈沖產生系統(Transmission Line Pulsing System, TLP System)便是一有效地量測工具。TLP System最早是由英特爾(Intel Corporation)的T.J. Maloney所提出來,架構圖如附圖二所示,其主要功能為進行待測組件在短時間、高電流情況下之電壓-電流特性量測。此短時間系指奈秒(ns)等級,高電流系指安培(A)等級。而在此短時間、高電流情況下之電壓-電流特性,即仿真待測組件在ESD發生時的電壓-電流響應。因此,以TLP System來量測TVS保護組件,從量測到的電壓-電流特性便可以預測在ESD沖擊下,TVS的導通電壓(Turn-on Voltage)及導通后的Clamping Voltage。TVS的Turn-on Voltage越低代表導通速度越快,Clamping Voltage越低代表TVS的保護效果越好。
TLP System架構圖
圖2:TLP System架構圖
    附圖三為利用TLP System所量測各種TVS的電壓-電流特性。從圖中可比較各種TVS的Turn-on Voltage以及TVS導通后的Clamping Voltage高低。
TLP System所量測
圖3:利用TLP System所量測各種TVS的電壓-電流特性
    晶焱科技是目前國內唯一能完整推出全系列防靜電IC的廠商,ESD防護能力上可滿足消費性電子產品標準(IEC 61000-4-2第4級)的要求。在TVS的設計上是全方位的考慮,在ESD沖擊下,不僅具有高的ESD耐受度、快速地導通速度,更具有目前業界最低的Clamping Voltage,能提供電子產品最高的ESD防護效能。

 
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