中心論題：

• 怎樣保護高速信號線
• 如何替代多層變阻器

解決方案：

• 采用英飛淩ESD8V0L1B-02LRH二極管配置
• 采用TSLP封裝的ESD保護二極管

由於電子應用要求的不斷發展
，現代的集成電路需要更高的工作頻率和更小的封裝。因此
，現在的電子係統要承受更大的ESD衝擊，ESD保(bao)護(hu)問(wen)題(ti)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要(yao)。一(yi)般(ban)而(er)言(yan)，設(she)計(ji)者(zhe)都(dou)要(yao)求(qiu)器(qi)件(jian)的(de)尺(chi)寸(cun)盡(jin)可(ke)能(neng)最(zui)小(xiao)，但(dan)不(bu)能(neng)影(ying)響(xiang)數(shu)字(zi)和(he)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)的(de)質(zhi)量(liang)。這(zhe)兩(liang)點(dian)要(yao)求(qiu)必(bi)須(xu)與(yu)最(zui)高(gao)等(deng)級(ji)的(de)ESD保護結合起來。

英飛淩的ESD8V0L係列ESD保護二極管器件的設計靈活
，具有尺寸小、電容值小等特點。可以使用這些器件保護高速數據接口
，如USB2.0、10/100M以太網
、火線(Firewire)
、視頻、串行/並行以及LAN/WAN接口。這些ESD保護器件的尺寸很小，而且它們符合IEC61000標準(表1)，具有高達25kV接觸放電的ESD保護能力。

這些ESD保護器件采用的TSLP封裝的外形極其小巧。與SC79相比
，TSLP-2-7封裝尺寸小，高度低(最大隻有0.4mm，其已成為市場的基準)。特別是對於快速發展的移動電話和消費/IT市場(ESD8V0L係列專門針對該市場開發)而言，對高度降低的需求極其重要。因此，使用TSLP封裝可以節省空間並提高設計靈活性。

高速能力
對於高頻數據傳輸的數據完整性而言
，ESD二極管的電容值是至關重要的特性。圖4說明了高速信號線(如USB2.0)怎樣輕鬆地被保護。為了對USB2.0集線器和USB2.0器件進行可靠地ESD保護
，必須在兩根信號線上都實現ESD保護。

為了通過眼圖比較不同ESD二極管電容的效果
，根據USB2.0規範對USB2.0測試裝置進行評估。采用USB2.0 6號測試模板來展示完整的USB2.0傳輸鏈路效果
，傳輸鏈路從USB2.0驅動器的輸出端(發送器輸出管腳)開始。該鏈路裝置包含TX和RX側(每側為 5pF)的PCB電容效應、兩個ESD保護電路(集線器和器件上的ESD二極管)
、USB電纜(5米長

，損耗符合規範)和接收器的輸入電容(5pF)。

表1：IEC61000標準的參數列表
 

圖1：ESD8V0L1B-02LRH和ESD8V0L2B-03L 
 
圖2：放在糖晶體旁的TSLP封裝

圖3：SC79與TSLP-2-7的對比
 
圖4：兩根信號線的雙向保護

如圖4所示
，USB2.0傳輸鏈路的差分數據線應連接至ESD8V0L2B-03L的管腳1和管腳2上。二極管的管腳3接地。由每個二極管產生的線路電容都是4pF

，差分線間的電容為2pF。

可通過對每條線路使用一個ESD8V0L2B-03L來進一步降低線路電容。將ESD8V0L2B-03L二極管的管腳1(或管腳2)與USB數據線相連
，另一個管腳接地，保護二極管的電容值被降低至2pF。采取這種方式時，管腳3一直保持浮接(未連接)
，保護電路如圖5所示。第二條USB數據線采用同樣方式進行保護。

兩種配置都可以卸掉超過IEC61000-4-2標準的15kV接觸放電脈衝。如果需要更高的防護能力
，建議采用圖5所示的英飛淩ESD8V0L1B-02LRH二極管配置。該配置可實現高達25kV接觸放電的保護等級。

圖5：一根信號線的雙向保護

圖6：用ESD8V0L2B-03L進行的480Mbps數據傳輸模擬試驗，在每根數據線和接地線之間產生4pF的額外Ct

圖7：用ESD8V0L2B-03L進行的480Mbps數據傳輸模擬試驗，在每根數據線和接地線之間產生2pF的額外Ct

將ESD8V0L2B-03L ESD二極管用於USB2.0數據鏈路不會影響數據完整性。對於圖4和圖5所描述的裝置，得到的眼圖符合USB2.0測試規範，還具有安全的餘量
，即使USB2.0驅動器和接收器的總容量(包括印刷電路板的影響)達到10pF。另一方麵，市場上普遍使用的ESD保護二極管(Ctyp為10pF)可能會在這個USB測試裝置中無法通過(圖8)。

圖8：用傳統的10pF ESD保護二極管進行的480Mbps傳輸模擬試驗

替代多層變阻器
多層變阻器不具備技術驅動應用中安全所需的高性能和高品質。使用變阻器的設計者必須處理性能下降的影響以及高的、不精確的鉗位電壓，這會導致IC損壞和電路故障的風險。與ESD保護二極管相比，變阻器的另一個主要劣勢是高泄漏電流，這在移動通信應用中是不能接受的。此外，在生產過程中，對采用TSLP封裝的ESD保護二極管的操作是很容易的，而多層變阻器經常會麵臨焊接和良品率下降的問題。