
靜電放電測試基本是所有電子產品需要通過的EMC項目,而且很多時候會成為一個令客戶特別頭疼的問題。在平常的靜電測試、設計、整改的過程中,很多客戶經常會提出一個問題“我把端口和一些敏感線路設計上TVS,是不是就可以解決ESD的問題了?”所以也會經常跟客戶去解釋一番。
為什么很多人會有這樣類似的想法。大家知道,在EMC測試中會用到TVS管的項目一般是:ESD、浪涌、汽車7637-2、EFT這些項目。比如早期人們在解決ESD的問題時,有人給他們推薦了TVS,說這個是防靜電的器件(靜電管)。也許就是這樣人們開始叫它:靜電管,還有直接就叫ESD的(其實ESD全稱:Electrostatic Discharge靜電放電并不是一種器件,只是測試項目)。可能諸如此類就有了:浪涌管。所以很多之前沒有接觸過這些信息的人就會以為真的有ESD這種器件,嚴格來說自然沒有,不過我們知道他在說什么。本身似乎也沒有什么,只是可能就出現了第一段的問題,很多人會認為TVS管就是解決靜電放電測試的所有問題的。
一、靜電放電干擾的本質
靜電放電測試項目所關心的并不是靜電本身,而是靜電放電時及放電后產品受到的干擾。所以研究的是靜電放電這種現象。靜電放電是一種高壓、高頻、強電磁場的現象。所以除了將電路擊穿損壞外,其實更多的是高頻和強電磁場這種特性對產品的差共模干擾。這種干擾并不會對產品造成破壞性,但是卻會造成很多軟性干擾,如重啟、卡死、花屏等。而這種干擾反而是日常遇到最多的,畢竟直接測試信號線的情況很少(因為誰會把信號線裸露到外面呢)。這些差共模干擾是TVS無能為力的。這些問題需要從PCB、結構、濾波、屏蔽、接地等方面來解決。
二、實際案例
如上圖端口防護實物圖,類似TF卡、HDMI這些端口在實際的設計中都會對端口的各個信號線進行TVS防護。實際上在測試HDMI口時,不管是空氣放電還是接觸放電,靜電流一定是通過端口的金屬外殼到地,是不會直接對信號線進行沖擊。所以這個上圖HDMI的TVS防護是為了解決在實際使用中可能出現在信號線上面的靜電干擾,并不是為了測試而為。TF卡座的測試有一些不一樣,因為TF座卡在測試時是插入內存卡的。這個時候在放電時,靜電流就會通過內存卡直接到信號引腳,這個時候我們可以認為TVS是為了測試而為(因為這個時候確實在承受直接沖擊)。
三、總結
TVS全稱:Transient Voltage Suppressors Devices瞬態電壓抑制器,從這個角度講其實常用到的硅基TVS、MOV、GDT、TSS這些器件都可以歸到此類。只是由于材質和防護機理的不一樣,行業會有不同的歸類叫法,也方便區分。TVS設計出來的目的就是為了能夠有效的抑制那些非常高的瞬態電壓,如靜電、浪涌。能夠讓這些具有破壞性的能量限制在一定水平,從而保護產品。所以可以看出,這些器件的真正意義是為了產品在實際使用中和測試時出現的過壓保護。
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