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如何保护与消除手机行业防静电。  

手机需要更好的防静电保护
计算机的革命使得电子系统(计算机,外设等设备)之间的通信联接越来越多,因此造成必需要处理的数据量大量膨胀。数据传输的速率也必然随之而提高,并将继续不断地提高。


从历史上来看,电子设备防突变电压的保护随电子技术的进步而改变。固态元件以前,电子真空管是电子设备的主要元件。这些电子真空管器件对静电电压,间接的闪电电压,快速突变的电压(EFT),以及由电子设备本身产生的突变电压表现出很好的承受能力。需要额外保护的器件不多。然而,随着晶体管成为电子设备的主要器件以后,电子设备,比如现代数据处理设备,由于静电电压的问题而变得越来越容易损坏。


电子设备对静电电压的敏感程度和电路尺寸越来越小有关。电路的物理尺寸减小,损坏这些电路中的元器件(例如,晶体管,互联线,绝缘体等)所需要的能量也减小。结果,新一代产品中需要保护的电路也变得空前的多起来。


电子元器件发展到今天,电子信号和信息的传输方法也有了长足的进步。这就是,带宽变宽了,数据传输的速度更高了,信息的波形更复杂了。为了保证数据传输的完整性,对于新的保护器件,维持电透明,不产生干扰信号,造成信号失真化,这是最基本的要求。


第一代防突变保护产品是要减轻直接受到雷电冲击的效应,然而今天高电压突变的源头除了雷电以外还包括静电放电、快速电压突变(EFT)。相应的新的冲击参数也已发生变化。例如:闪电突变的电压和电流的上升时间比静电放电的数值要低几个数量级。


所以,很自然会产生这样的问题:过去的电路保护器件能够提供今天电路的最佳保护吗?


Littelfuse解决方案
Littelfuse公司的脉冲保护抑制器采用可变电压材料(VVM),它随着电压的变化具有非线性的电阻(见图1),当电路正常工作时,静电放电(ESD)抑制器的电性能是透明的。当ESD出现时VVM就变成导体,把ESD的能量从电路中旁路掉。在ESD能量消失以后,抑制器又回到很高阻值的关断状态。


脉冲保护抑制器的电容非常低,不会引起数据信号的衰减或蜕化。这对于要保护的高速数据传输线是最基本的要求。较高的电容会引起包括数字波形的失真等效应(参阅图2)。


对防ESD保护元件来说,引线的电感也是要认真考虑的。考虑到典型的ESD快速上升时间特点必须要采用高频率的设计规则。引线的长度和印刷电路板引线的长度应降到最低值,以减少ESD抑制器和引线的电感数值。同样由于封装电感的存在,带有引线和接合线的抑制器也能够感应出电压,所以好的保护电路很昂贵。


采用聚合体VVM,Littelfuse公司能够提供各种不同尺寸和形状的脉冲保护抑制器,每一个都进行了优化,以满足特殊设计的需要。我们的基于抑制器的产品可以有效的进行"无引线安装。ESD脉冲能很简单的旁路到设备的外壳地线上。基于抑制器的产品也适用于空间不多的印制板,那里的ESD问题并不重要。在这种情况下把ESD抑制器封装在一个连接器上,能够降低成本,节省重新设计的时间。


如果连接器结构不是你所选择的封装形式,Littelfuse公司还提供各种表面安装的脉冲保护抑制器,从单列器件到多列阵列器件。这些产品同样可以适合工业标准的占位面积要求,或按客户的特殊要求定制。例如:阵列器件可以做成SOT23封装以适合用于两列的保护器件,或者SO8封装以适合用于七列的保护器件。也可以生产更小的非标准器件以节省印制板的空间。


分立的和阵列的脉冲保护抑制器应该安装在尽可能靠近ESD源头的地方(印制板的边缘),记住这一点是很重要的。因为它们是无引线的器件,没有引线框架和接合线,它们对"过冲电压的贡献是最低的。


脉冲保护抑制器的主要性能30
双向;
最快反应时间,小于一个毫微秒;
最低电容,小于一个微微法;
钳位电压对ESD能量足够低;
24V DC;
有多种结构(直接焊在印制板上的和基于连接器的元件);
低电感的封装;
从1Hz到1GHz的平滑频率特性,截止频率(3dB点)大约为3GHz(假定源阻抗为150欧姆);
可以使设备符合ESD指标(IEC 1000-4-2, MIL-STD 883);
经久耐用,冲击次数大于10000次,性能没有退化。


典型应用
由于ESD的影响,有很多电路需要保护,包括视频、鼠标、键盘、计算机I/O接口、打印机、网络接口、音频元件、商用机器的通讯口以及其它有敏感IC的产品。


图3为单一通讯口的保护电路。图4为USB口上的数据线保护电路。图5则是脉冲保护抑制器接入RS-232口的驱动器/接收器的保护电路。Littelfuse公司的选用指南中,列出了样品的各种应用和Littelfuse公司的产品。


什么是IEC 1000-4-2
正如前面提到的,用来选择较好防ESD保护的因素之一就是受到ESD危害的设备的敏感性。这个重要的指标是IEC 1000-4-2, 或者 EN61000-4-2。


由国际电工委员会(IEC)制定的标准IEC 1000-4-2提供了ESD的波形和能量水平的定义,以及测试电子设备受到ESD多次严重冲击的能力的方法。图6表明了由标准IEC 1000-4-2定义的ESD波形和测试能量等级(接触放电)。由于空气放电测试而不是接触放电,具有可重复操作性,因此是更好的测试方法。


这些测试标准为测试工程师提供了向被测试设备(EUT)注入可重复测试脉冲的方法和根据ESD的存活性来进行评估。正如图6所表示,有几种测试能量等级可用来决定EUT对ESD的免疫程度。


不管测试能量等级如何选择,ESD脉冲都要在正常工作下注入到正在测试的设备(EUT)中测试,并连续进行十个脉冲,在极性上以最敏感的方式加在EUT中。如果EUT在进行测试以后没有永久性的损害或者性能上的反常,那么它就通过了IEC 1000-4-2的测试。


当前,如果电子设备制造商想把设备卖到欧共体市场去,那么需要证明他们的设备能够经受起IEC标准测试。如果不能满足IEC 1000-4-2测试的标准,他们就要受到起诉,在美国也是这样的情况。


作为电路保护技术的领先者,Littelfuse公司正在介绍连接器结构和表面安装系列的脉冲保护ESD抑制器,以满足各个不同IEC 1000-4-2测试能量等级的客户需要。

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