如何从电路上来防护ESD？

一.设备为啥经常返修

未做ESD(静电放电)防护可能会对电子设备和电子元件造成潜在的害处。以下是一些不做ESD防护可能引发的问题：

1)元件损坏：静电放电可能会导致电子元件的损坏或完全失效。这可能会导致设备故障，影响其性能或导致需要更换元件。

2)数据丢失：如果静电放电直接作用于存储介质(如硬盘、闪存驱动器)，可能导致数据丢失或损坏。这可能会导致信息丢失、文件损坏或无法正常访问存储设备的情况发生。

3)故障频发：静电放电可能引起设备短暂的故障或崩溃。这可能导致频繁的停机时间、维修费用增加以及生产效率下降。

4)产品质量下降：如果在制造或组装过程中没有进行适当的ESD防护，静电放电可能会导致产品质量下降。例如，在半导体制造业中，静电放电可能导致芯片表面的缺陷，从而影响产品的可靠性和性能。

5)成本增加：修复或更换因静电放电而损坏的设备或元件可能需要花费大量的时间和金钱。此外，缺乏适当的ESD防护可能需要实施额外的质量控制措施，并增加生产线上的测试工序，从而增加了成本和工作量。

因此，为了保护电子设备和电子元件免受静电放电的影响，进行适当的ESD防护是非常重要的。这包括使用防静电设备(如手套、腕带等)、合适的工作台和地板材料、合适的包装和存储方法等。

二.结构上防护

1)结构上最主要的是避免出现缝隙，如果实在没办法尽量减少缝隙，因为一旦有缝隙就有可能击穿空气放电。

2)外壳最好使用一种材料，上盖与下盖之间要有重叠，如果生产上允许尽量使用密封胶。

3)当产品结构上出现缝隙时，将敏感信号的线束、器件远离缝隙。

三. 从电路上来防护ESD

原理图上防ESD主要是从传导的角度来防ESD,其主要的方法有“疏”和“堵”。

所谓的“疏”就是尽快让静电产生的瞬态干扰通过旁路到地。主要的器件有电容，TVS管，压敏电阻。

所谓的“堵”就是通过电阻堵住干扰，当然电阻太小可能没有作用，电阻太大可能会影响信号质量，所以“堵”只能起到辅助作用，锦上添花。

1.ESD防护第一招 — 电容

看到ESD防护，工程师第一个想到的是电容，为什么选电容?便宜，便宜，便宜。好用，好用，好用。其优点显而易见。选一个合适的电容，一劳永逸，另外电容还可以抑制干扰和抗干扰的作用，真是万金油啊。但电容也不是万能的，高速信号就不能用，浪涌大了不能解决问题，电容防护几kV的ESD还不确定防得住,目前也就是概念上可以用。

2.ESD防护第二招 — TVS ESD管

TVS(Transient Voltage Suppressors)二极管，是在齐纳二极管工艺基础上发明的一种新型高效电路保护元器件，亦称TVS管、瞬态电压抑制二极管、瞬变抑制二极管、瞬态电压抑制器、雪崩击穿二极管等，有单向和双向之分。当TVS二极管的两端经受瞬间高能量冲击时，它以ns级的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的精密元器件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。TVS主要关注其反向断态电压，击穿电压，脉冲峰值电流，正向导通电压等。

总之，TVS二极管具有快速响应、高电压容忍能力、低漏电流和可重复使用等特点，使其在电路保护中得到广泛应用。

3.ESD防护第三招 — 压敏电阻

压敏电阻的电阻材料是ZNO，它主要用于抑制过电压保护电路，用来限制电压在安全范围内。当压敏电阻两端电压小于其压敏电压时，压敏电阻相当于几百兆欧姆或更高的数值以上绝缘电阻，当在压敏电阻两端加大于压敏电压的过电压时，压敏电阻的电阻快速下降，从而把电荷快速导走，从而有效保护电路中的其他器件。压敏电阻采用的是物理吸收原理，因此每经过一次ESD防护就伤一次，可谓防护ESD里面的拼命三郎。响应时间一般是us级，比TVS管慢，但是比较便宜。

编辑：黄飞