ZHCAFM2 August   2025 LM2904B

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2ESD 概述
    1. 2.1 什么是静电放电?
      1. 2.1.1 半导体中的 ESD 单元稳健性
  6. 3ESD 单元的类型
    1. 3.1 双二极管配置
      1. 3.1.1 双二极管配置并非通用之选?
    2. 3.2 自举二极管
    3. 3.3 吸收器件
      1. 3.3.1 有源钳位
      2. 3.3.2 GCNMOS 钳位
    4. 3.4 硅控整流器
    5. 3.5 CER 和 ECR NPN 二极管
      1. 3.5.1 测量 ECR/CER ESD 单元的响应
    6. 3.6 ESD 单元对比
  7. 4如何根据数据表确定器件的 ESD 结构
  8. 5如何保护系统免受电路内 ESD/EOS 事件的影响
    1. 5.1 使用 TVS 二极管和串联电阻实现电路保护
    2. 5.2 使用肖特基二极管实现电路保护
  9. 6如何在系统级电路中测试运算放大器
    1. 6.1 ESD 保护单元发展历程
  10. 7总结
  11. 8参考资料

使用 TVS 二极管和串联电阻实现电路保护

防范 EOS 事件的一种简单方法是在输入端加装一个串联限制电阻器,如 图 5-3 所示。这有助于限制运算放大器在同相节点上测得的电流。所选电阻值应将电流限制为 10mA,并确保电流不会过高,避免电阻器噪声影响电路。

现当施加过应力电压时,1kΩ 电阻器会限制器件上的电压和电流。电流下降至 7.3mA,该值低于大部分数据表的典型 10mA 限值。二极管 3 将仍高于最大额定值的电压导引至电源。瞬态电压抑制器 (TVS) 二极管连接到电源,使电源电压限制到 7V,吸收器件不会导通。

 采用 TVS 二极管和串联电阻的 EOS 保护图 5-3 采用 TVS 二极管和串联电阻的 EOS 保护

TVS 旨在实现快速导通和大功率耗,因此可选用 TVS 来应对典型 ESD/EOS 事件的大电流和电压浪涌。下图展示了单向 TVS 二极管曲线的 IV 曲线。

 单向 TVS 二极管曲线图 5-4 单向 TVS 二极管曲线

选择 TVS 二极管时,了解二极管特性非常重要。VRWM(最大反向工作电压)是指在漏电流显著增大之前可施加到二极管的最大电压。IR 是在 VRWM 条件下的典型电流。选择 TVS 二极管时,必须确保器件的电源电压等于 TVS 二极管的 VRWM。由此可显著减少工作期间的漏电流。

峰值脉冲电流对应于 TVS 二极管在发生故障前可应对的最大电流。钳位电压是经受瞬态电流时二极管需要稳压到的电压电平。

击穿电压 VBR 是漏电流较高时的电压。所选数值必须小于器件的绝对最大电压。这使得 TVS 二极管能够导通并将电源电压钳位到安全电平,确保电源永远不会达到绝对最大电压。但这并非总是可行,因为有时并无 TVS 二极管在工作电压下具有 VRWM,且 VBR 低于绝对最大额定值。

假设选用 OPA320。此器件的最大工作电源电压为 5.5V,绝对最大电压额定值为 6V。如果 VRWM 设置为 5.5V,则 TVS 二极管绝不会在 6V 之前击穿。然而即使外部保护措施并非首选,仍需采取外部保护措施。