实战经验：PCB板的ESD保护电路设计

来源：EMC容冠电磁更新时间：2024-07-21 阅读：

来自人体、环境甚至电子设备内部的静电对于精密的半导体芯片会造成各种损伤，例如：穿透元器件内部薄的绝缘层；损毁MOSFET和CMOS元器件的栅极；CMOS器件中的触发器锁死；短路反偏的PN结;短路正向偏置的PN结；熔化有源器件内部的焊接线或铝线。为了消除静电释放(ESD)对电子设备的干扰和破坏,需要采取多种技术手段进行防范。

在PCB板的设计当中，可以通过分层、恰当的布局布线和安装实现PCB的抗ESD设计。在设计过程中，通过预测可以将绝大多数设计修改仅限于增减元器件。通过调整PCB布局布线，能够很好地防范ESD。以下是一些常见的防范措施。

几种典型的通用ESD保护电路

分享个人的ESD保护9大措施最近在做电子产品的ESD测试，从不同的产品的测试结果发现，这个ESD是一项很重要的测试：如果电路板设计的不好，当引入静电后，会引起产品的死机甚至是元器件的损坏。以前只注意到ESD会损坏元器件，没有想到，对于电子产品也要引起足够的重视。

ESD，也就是我们常说的静电释放(Electro-Static discharge)。从学习过的知识中可以知道，静电是一种自然现象，通常通过接触、摩擦、电器间感应等方式产生，其特点是长时间积聚、高电压(可以产生几千伏甚至上万伏的静电)、低电量、小电流和作用时间短的特点。对于电子产品来说，如果ESD设计没有设计好，常常造成电子电器产品运行不稳定，甚至损坏。

在做ESD放电测试时通常采用两种方法：接触放电和空气放电。接触放电就是直接对待测设备进行放电；空气放电也称为间接放电，是强磁场对邻近电流环路耦合产生。这两种测试的测试电压一般为2KV-8KV，同地区要求不一样，因此在设计之前，先要弄清楚产品针对的市场。

以上两种情况是针对人体在接触到电子产品时，因人体带电或其他原因引起电子产品不能工作而进行的基本测试。

全球各地的湿度情况不一样，但是同时在一个地区，若空气湿度不一样，产生的静电也不相同。通过搜集到数据从中可以看出静电随着空气湿度的减小而变大。这也间接的说明北方的冬天，脱毛衣时产生的静电火花很大的原因。“既然静电这么大的危害，我们如何进行防护呢？我们在进行静电防护设计时通常分三步走：防止外部电荷流入电路板而产生损坏；防止外部磁场对电路板产生损坏；防止静电场产生的危害。

在实际电路设计中我们会采用以下几种方法的一种或几种来进行静电保护。

一、雪崩二极管来进行静电保护

这也是设计中经常用到的一种方法，典型做法就是在关键信号线并联一雪崩二极管到地。该法是利用雪崩二极管快速响应并且具有稳定钳位的能力，可以在较短的时间内消耗聚集的高电压进而保护电路板。