掌握ESD保护技巧，提高电子产品可靠性

电子产品设计中必须遵循抗静电释放(ESD)的设计规则，因为大多数电子产品在生命周期内99%的时间都会处于一个ESD环境中，ESD干扰会导致设备锁死、复位、数据丢失或可靠性下降。这里介绍工程师要掌握ESD保护的技巧，提高电子产品可靠性。

在ESD的破坏中，静电会对I/O端口造成毁灭性损害，有可能造成数据位重影、产品损坏直至造成电子设备“硬故障”或元器件损坏。所以工程师需要考虑设计中的ESD问题并掌握解决之道。 吴锦虹认为目前便携产品中越来越多的采用低功率逻辑芯片，由于金属氧化半导体（MOS)电介质击穿和双极反向结电流的限制，这些逻辑芯片对ESD非常敏感。控制I/O端口(USB端口、以太网端口等)的IC芯片更不例外，因为它们大多数都是以CMOS工艺为基础来设计和制造的，这导致IC芯片对ESD造成的损害非常敏感。 另外，大多数的I/O端口(尤其是USB端口)都是热插拔系统，极易受到由用户或空气放电造成的ESD影响。由此可见，ESD保护在当今的便携和USB应用中是非常必要的。吴锦虹特别针对USB应用设备提出了解决方案. 有工程师对T1/E1接口设计中加装TVS器件后的保护作用提出疑问，吴锦虹认为在电源线上增加TVS器件有助于解决来自电源端口的ESD问题，并强调TVS要连接到电源的Vcc和地以防止电源出现ESD干扰。 在回答工程师提出的有关综合考虑ESD保护的问题时，吴锦虹认为综合考虑ESD保护要从三个方面入手：

1、芯片的ESD容量；2、PCB版图设计；3、机械设计。他表示好的PCB版图设计应该尽量增大接地面积、缩短PCB走线，他特别强调TVS阵列可以有效解决ESD问题。 针对ESD引起的共模干扰，吴锦虹指出通常可以使用共模扼流圈或TVS阵列来解决ESD问题和完成EMI滤波，在电路中共模扼流圈串行连接，TVS并行接在电路中。

除考虑用器件解决ESD问题外，我们也可以遵循一些基本规则来解决PCB的ESD问题： 

1、尽可能使用多层PCB 相对于双面PCB而言，地平面和电源平面以及排列紧密的信号线-地线间距能够减小共模阻抗(common impedance)和感性耦合，使之达到双面PCB的1/10到1/100。 

2、尽量地将每一个信号层都紧靠一个电源层或地线层。对于顶层和底层表面都有元器件、具有很短连接线以及许多填充地的高密度PCB，可以考虑使用内层线。大多数的信号线以及电源和地平面都在内层上，因而类似于具备屏蔽功能的法拉第盒。

 3、对于双面PCB来说，要采用紧密交织的电源和地栅格。通常的解决原则是要通过测试-解决问题-重新测试这样的周期，每一个周期都可能至少影响到一块PCB的设计。在PCB设计过程中，通过预测可以将绝大多数设计修改仅限于增减元器件。