MAXIM公司ESD保护技术的优势

中心论题：

• ESD的产生、测试标准
• 探讨ESD受冲击后存在不易被发现的问题

解决方案：

• MAXIM设计出适应性非常强的结构对器件提供ESD保护
• 严格按照步骤进行ESD测试

RS-232接口标准是由电子工业协会（EIA）和电信工业协会（TIA）制定的，已广泛应用于低速短距离的计算机终端和外设之间的连接。RS-232标准规定正负电源代表逻辑0和1，而计算机和终端内部的高低电平来表示逻辑状态，所以需要RS-232接口电路提供电平转换。RS-232接口电路的关键特性包括可靠性，低功耗和ESD保护。MAXIM公司最早将自动关断功能引入RS-232接口电路，把静态功耗降低到1μA，1994年首创带有±15KV静电保护（ESD）的RS-232接口电路，随后将这种ESD保护结构应用在3V供电的RS-232接口电路中。在接口电路方面MAXIM处于业内领先地位，所生产的接口器件具备高可靠性和高品质。下面介绍MAXIM公司在ESD保护方面的特殊优势和产品。

ESD是如何产生的
当两个物体碰撞或分离时就会产生静电放电（ESD），即静态电荷从一个物体移动到另一个物体。两个具有不同电势的物体之间产生静态电荷的移动类似于一次很小的闪电过程，当具有足够高的能量时，将造成半导体器件的损坏。静电放电（ESD）可能随时发生，例如插拔电缆或人体接触器件的I/O端口，或者是一个带电的物体接触半导体器件, 半导体器件触地,以及静电场和电磁干扰产生足够高的电压引起静电放电。ESD可损坏与之相连的接口器件，这种故障将导致较高的维修费用并降低产品的内在质量。

为了保护I/O口，使之免受ESD的冲击，传统的解决方案是使用昂贵的外部保护器件，如TransZorbsTM，正是认识到对廉价ESD保护方案的市场需求，MAXIM研制开发了能够严格满足ESD测试标准的接口芯片。

ESD保护的测试标准
欧洲共同体所规定的ESD保护有其严格的测试标准，从1996年1月已经开始实行，这些标准包括：

• 对于正常工作方式下ESD结构必须完全透明

• ESD过程中不能发生闭锁现象

• 必须通过所有相关ESD测试标准：

±15kV ESD人体模式测试标准

±8kV ESD IEC 1000-4-2接触放电模式测试标准

±15kV ESD IEC 1000-4-2空气间隙放电模式测试标准

±4kV ESD IEC 1000-4-4电气快速瞬变/猝发模式测试标准其中，IEC 1000-4-2与±15kV

人体模式测试标准之间的主要差别在于峰值电流,相同电压下，IEC 1000-4-2冲击的吸收电流要比人体模式高出5倍以上。±4kV ESDIEC 1000-4-4电气快速瞬变/猝发模式测试标准是模拟产生开关和继电器的电弧放电结果。MAXIM器件可提供±4kV的保护——两倍于IEC 1000-4-4标准的±2kV指标。

ESD冲击后可能存在不易被发现的问题
RS-232接口电路中的ESD保护结构不仅要通过以上的测试标准，而且需保证通过实际检测时不发生交调和反向驱动，一般用户和IEC测试机构使用传统的“环路反馈方法”和“插入方法”进行测试，通常检测不出这两个问题。

1）RS-232接口电路中接收器对发送器产生交调
同类产品RS-232接口电路中的ESD保护结构可能对某种波形的ESD或某个ESD冲击电压失效，经过ESD冲击后造成接收器输入端和发送器输出端之间形成通路，从而导致接收器对发送器产生交调（图一）。如果RS-232接口电路中有关断电路，那么关断期间经过ESD冲击后更容易产生交调。产生交调后将导致通信失败，而且即使关断工作状态下发送器仍有输出，导致关断失效，使对方RS-232处在接收状态。

2）RS-232接口电路对电源产生反向驱动
某些RS-232接口电路中的ESD保护结构经过ESD冲击后可能在输入端与供电电源Vcc之间形成电流通路（图二），对其供电电源产生反向驱动。如果供电电源没有吸入电流的能力，将导致电源电压Vcc的增加，从而损坏RS-232接口电路和系统内的其它电路。

MAXIM公司ESD保护技术的优势
在现实世界中，ESD所产生的波形可能是各种各样的，不管是何种波形，MAXIM的工程师设计出了适应性非常强的结构对器件提供ESD保护。因为每个器件的ESD门限不同，每个器件在正常工作状态、关断状态和断电状态的ESD门限不同，所以MAXIM公司严格按照如下步骤进行测试：

1）从00V开始，每次增加500V对每个器件都用不同极性的电压冲击10次。

2）每次冲击后，检查电源电流以确保器件没有闭锁，检查发送器和接收器是否工作正常。

3）重复上述步骤，直到器件损坏或达到ESD测试者的限制要求。

4）用人体方式、IEC 1000-4-2接触放电、IEC 1000-4-2空气隙放电以及IEC 1000-4-4 快速/瞬变/脉冲重复上述步骤。

5）分别在正常工作状态，关断状态和断电状态下重复测试。