系统级ESD：一盎司预防胜过一磅治疗
最近，我频繁地与客户进行互动，就像我最近做的那样。这似乎是一个有点疯狂的工程师为我们的团队在Semtech公司解决了他的系统级ESD问题的一些第十一小时的帮助。这个家伙遭到了一些非常麻烦的ESD攻击。他的产品不仅不合格，而且在一些早期的实地试验中，他甚至看到了ESD引起的故障。更糟糕的是，他很快就没有时间来解决这些问题了。他的管理层越来越不耐烦了，为了增加压力，有一个大的，苛刻的终端客户在等待这个产品。这个时间表再也不能容忍了，当他向我们伸出时，情况变得越来越严重了。
当我们更多地和这个工程师讨论这个问题和问题的本质时，很明显，有一些简单的事情，如果应用在设计周期的前端，可能有助于在解决问题上创造一个“软着陆”。
首先，我们的朋友没有在产品的任何I/O接口上实现保护夹具。至少，最好是把PCB板的布局作为一个“安全阀”移动，如果他需要保护。即使他没有填充那些带有ESD箝位装置的垫子，至少他会允许以后再这样做。然而，真正使这个产品成为EMC挑战的是高速性能的硅驱动I/O，而最新的(65纳米，45纳米和28纳米)高速通信IC提供了令人难以置信的速度和省电性能，他们也往往更容易闭锁或损坏的快速上升时间ESD瞬态。因为它是，即使一个较弱的下阈值可以把ESD ZAP板坏了。
随着我们讲得更多，我们学到了一些历史。没有任何ESD夹，他的董事会第一次故障未能遵守ESD法规。因此，在董事会的第二次修订中，我们的朋友实施了一个更好的ESD计划。在第二次修订中，他显然发现并提供了一个静电放电额定值为+ / 15千伏的电视夹具。他在董事会的I/O端口上撒了几个这样的代码，很高兴地认为这部分为他的系统买了一个健壮的+ / 15千伏ESD免疫系统。虽然这是朝正确方向迈出的一步，但对ESD威胁仍存在基本误解。从董事会商店到合规实验室的2版董事会的自旋-仍然远远低于+ / 15千伏。虽然在这一点上，与电路中的电视，他确实看到一些轻微改善系统的鲁棒性。
现在，对他两次打击，他惊慌地向我们转过身来。当我们讨论这些问题时，我真的感到这个工程师的焦虑。事实上，它真的好像ESD瞬变横行在他的PCB运行轨迹不仅威胁要杀死他的板通信集成电路，但整个局面确实威胁要杀死他的工作。他需要一个解决办法，而且很快!随着时钟的滴答声和终端顾客的不耐烦的呼声越来越大，我们接管了。他把他的牌给我们保护的目的，Semtech公司实验室维护和强化产品的ESD。从本质上说，如果我们能在短时间内提供一个可行的解决方案并完成我们的工作，我们就可以挽救他。没有压力!
然而，我们需要消除的第一件事是对系统级健壮性和TVS器件的ESD等级的误解。虽然TVS设备数据表上的ESD额定值属于TVS箝位器件，但与他在PCB上实现的系统级保护没有多大关系。该设备评级适用于TVS设备本身的故障阈值，但并不意味着保证系统的免疫水平。由于它是，他的系统电路是如此敏感，以电容限制和尺寸要求的TVS部分，实现+ / 15千伏的系统级免疫力将是非常具有挑战性。
此外，我们还解释说，并非所有的TVS设备都以相同的方式构建，或者以相同的基本方式执行。事实上，不同厂家的两个TVS箝位装置的钳位电压性能可能会有很大的变化。当紧张的产品计划上线时，选择便宜的、山寨的电视设备是一个糟糕的策略。在这些情况下，您需要精心设计的、经过验证的解决方案。
所以，我们改造他的董事会与一些Semtech的更新，高性能，低的夹紧装置–设备高度工程化的南瓜高的峰值电流。在这方面，ESD免疫力有了显著的提高。他的系统现在舒适地通过+ / 8千伏在这一点上(对于大多数设计，+ / 8千伏足够了)。董事会仍然没有通过+ / 15千伏接触放电(拉伸目标)，但他看到了巨大的改善，从他的主要PCB第二次修订。
我们仍然想努力提高系统免疫力以达到他的目标。所以，在这一点上，我们压制残余暂态电流增加一点点串联电阻在数据线–足够的抵抗力，但不足以影响信号的性能。虽然增加电阻并不理想，但它确实起到了增强ESD免疫力的作用。在这么晚的阶段的设计周期，增加串联电阻提供了一个相当容易实现的修复。
最后，最初看起来像是一场即将来临的灾难，结果都很好：一个健壮的产品，一个满意的终端客户，一个满意的老板，一个对系统级ESD保护基础有更深层次的工程师。正如他们所说，“一盎司预防胜过一磅治疗”。我猜想，他的下一个设计我们的朋友会有很多的计划在他设计的前端，避免任何第十一小时EMC败走麦城更积极。也许他会再打电话给我们，尽管希望在设计周期中早一些。
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