徐州市阳平防静电器材有限公司

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物联网基础设备 防雷防静电(ESD)阐述

发布时间:2016-12-30 12:56编辑:采集侠浏览(

        一.什么是ESD

    ESD

    ESD

    ESD(Electro-Staticdischarge)的意思是“静电释放”。国际上习惯将用于静电防护的器材统称为ESD,中文名称为静电抑制器。对电子产品而言,静电放电往往是致命的——它可能导致元器件内部线路受损,直接影响产品的正常使用寿命,甚至造成产品的损坏。IC自身防静电的能力并未随半导体工艺技术的发展而提高,反而下降。

    ESD

    二.ESD的种类和优劣势比较

    类型 技术特征 原理 代表器件 优点 缺点

    硅技术TVS/ESD器件 硅技术 PN结的反向击穿 TVS管 响应速度快 钳位电压很低 因本身不承受静电能量 所以抗冲击次数较高 具备防浪涌能力 单向性 漏电流较大 容值较高 低容值产品价格较高

    陶瓷电容ESD保护 陶瓷技术    氧化锌等压敏材料的特性 压敏电阻 稳定 无极性  价格极低 钳位电压较高 漏电流较大 容值较高 低容值产品价格较高 抗冲击次数低

    集合材料的ESD器件 聚合物合成材料 高分子聚合物的特殊物理特性 高分子材料器件  无极性  漏电流极低  电容极低 钳位电压较高 耐高温耐老化能力差

    玻璃陶瓷ESD器件 玻璃陶瓷 利用特殊陶瓷材料的特定微观结构 玻璃陶瓷ESD器件 无极性; 钳位电压与TVS相当; 漏电流极低,相应速度快;  耐高温,耐老化; 抗冲击次数高。 触发电压稍高 目前只有0603和0402封装 应用领域受限制(洁净度高)

    ESD

    三.物联网接口,防ESD保护方案推荐

    ESD

    ESD

    物联网接口名称 推荐ESD型号

    CAN BUS总线 SMC24

    RJ45(以太网百兆网,千兆网) SLVU2.8-4/LC03CI/SRV05-4,SMD4532-090NF,3R090SA-5S

    USB2.0,USB3.0 SRV05-4/ULC0502A

    RS-485 SM712/SD12C

    RS-232 SD12C

    HDMI,HDMI1.3高清视频接口 ULC0524P/ULC0568M

    RF天线 LC05CI

    SIM卡 SMS05C

    I/O进出口总线 ESD5Z5V

    模拟输入 LC05CI

    音视频 SLVU2.8,LC03CI

    WIEGAND SRV05-4,LC05CI

    1、CANBUS总线防雷放静电

    作为ISO11898CAN标准的CANBus(ControLLerAreaNet-workBus),是制造厂中连接现场设备(传感器、执行器、控制器等)、面向广播的串行总线系统,最初由美国通用汽车公司(GM)开发用于汽车工业,后日渐增多地出现在制造自动化行业中。

    CAN总线防雷的要求非常高,需采用二级保护模式,确保数据安全,如下图方案:

    ESD

    2、以太网接口RJ45防雷放静电

    为解决现有防雷保护电路效果较差、会影响信号传输质量等问题,本方案以太网接口防雷保护电路的各个输入侧端口处设有由气体放电管组成的第一级保护电路,在各个器件侧端口处设有主要由硅保护二极管组成的第二级保护电路,所述第一级保护电路的动作电压高于所述第二级保护电路的动作电压,在每一个器件侧端口与相应的输入侧端口之间串联有起退耦作用的限流器件。在第二级保护电路中可采用硅保护二极管与快恢复二极管串联,或将每两个硅保护二极管正端背靠背连接的方式以减小硅保护二极管的结电容所产生的影响;在第一级保护电路中可采用两极或三极气体放电管来实现共模及差模过电压保护。如图

    使用该方案,可以使线路承受很大的浪涌,快速脉冲群,静电。

    该方案采用三重保护模式,并使用低电容保护ESD。

    可以达到ITU-TK.21的标准要求。

    ESD

    3、USB接口防雷防静电

    USB3.0的增强版主要特性有:

    -10Gbps数据传输率

    -改进数据编码,提高数据传输效率,以获得更高的吞吐和I/O能效

    -兼容现有USB3.0接口、数据线

    -兼容现有USB3.0软件堆栈和设备级协议

    -兼容现有USB3.0、USB2.0Hub、设备

    在过去的一年里,USB3.0的接受度已经有了很大提升,市面上有720多款设备,比2011年多出了两倍,而对于微软,USB3.0更是SurfacePro的标准配置。针对USB3.0新标准的发布,英特尔和微软方面都表示了大力的支持和赞扬。虽然目前符合最新USB3.0标准的消费型电子设备还没有面世,但根据目前已经有的计划来看,用户享用到极速的USB3.0设备也不会太久了。

    雷卯提供USB2.0,USB3.0静电保护方案如下:

    ESD

     

    保护2个USB接口,用一颗SRV05-4,低电容,5V产品

    ESD

    保护1个USB3.0接口,用一颗ULC0568M,超低电容,MSOP8封装

    4、RS485/RS232低速数据防雷防静电

    近期很多客户朋友问到RS-485单片机的ESD保护方案,并且为选择什么电压的ESD保护485芯片合适而烦恼。

    雷卯工程师为此专门罗列统计并给出如下解决办法:

    1.RS485芯片型号:SN65HVD3082E,SN75LBC184,SP3485,

    如上RS485芯片型号,是客户朋友现成有在使用的。根据芯片的规格书中都提到:电压范围:-7V~12V,可以看出,保护这些

    RS485最好选用专业的485保护芯片是SM712.

    通过与工程师交谈,有的会用大功率TVS,比如P6KE6.8CA,这种选型很难起到保护作用,反而会有误动作,毕竟12V没到6.8V的TVS就可能会动作了。

    雷卯的485芯片保护方案主推荐型号是:SM712,方案图如下:

    电子

    5、HDMI高清视频接口