原创 Leiditech ESD保护器件的分类及原理

 2012-7-21 12:11  2329 9 9 分类: 消费电子

1.1 Leiditech ESD保护器件的分类及原理

Leiditech ESD保护器件分3类：

① 基于齐纳二极管（Zener Basic）的PESD系列；

② 轨到轨（RTR＋Zener混合）的RTR系列；

③ 混合了EMI滤波器，缓冲器，电平转换等功能的IP系列。

1.1.1 ESD系列

ESD系列是基于齐纳二极管的ESD保护器件，反向起作用。ESD脉冲反向通过时，超过V_RWM的电压被释放掉。ESD系列分单向和双向两种极性，对线路如何起到保护作用和接法用图例说明。

下图为 ESD系列单向保护示意图，当干扰脉冲信号超过V_RWM时，超过的部分被释放掉。

图 1 ESD器件单向保护示意图

单向ESD系列的反向端接被保护的线路，正向端接地。能释放掉反向端输入的超过V_RWM的正ESD脉冲，使得脉冲高压不能进入到IC，从而起到保护IC的作用。但是单向ESD系列按上面的接法不能保护从正向端输入的负ESD脉冲，如果要释放负ESD脉冲，那么需要反接，其反向端接地，正向端接被保护线路，如下图所示。

图 2 ESD单向保护器件反接示意图

双向ESD系列一端接要保护的线路，一端接地，无论来自反向还是来自正向的ESD脉冲均被释放，更有效地保护了IC。下图为双向ESD器件正向保护示意图。

图 3 ESD器件正向保护示意图

下图为双向ESD器件反向保护示意图。

图 4 ESD器件反向保护示意图

那么选择单向还是双向的依据是什么呢？

l 单向ESD系列应用于信号对地是正向（或者负向），即单极性的信号；

l 双向ESD系列应用于信号既高于又低于地，即双极性的信号，如RS232、运放等。

1.1.2 RTR系列

Rail-to-Rail（RTR）翻译成“轨到轨”，用两个开关二极管串联，被保护的线路接中间，两端一头接正参考源（如电源），一头接负参考源（如地）。因开关二极管是正向起作用，当被保护的线路上有瞬时高压脉冲进入，正向脉冲会通过接到正参考源的二极管释放，负向脉冲会通过接到负参考源的二极管释放。

轨到轨保护器件的接法：中间接被保护线路，V_REF1接正参考源（一般接电源），V_REF2接负参考源（一般接地）。因二极管导通压降0.7V，故信号电压范围被限制在V_REF1+0.7V～V_REF2-0.7V之间。RTR型器件连接方法如下图所示。

图 5 RTR型器件连接方法

当有正向瞬时脉冲通过被保护线路时，通过接到正参考源的开关二极管将高压释放，使得从线路进入到IC的电压在安全范围之内，如下图所示。

图6 RTR器件正向保护示意图

当有负向瞬时脉冲通过被保护线路时，通过接到负参考源的开关二极管将高压释放，使得从线路进入到IC的电压在安全范围之内，如下图所示。

图 7 RTR器件反向保护示意图

但是光“轨到轨”的保护还不完全安全，释放到正参考源上的高压还可能进入到IC，可能对IC造成损坏，因此Leiditech推出的RTR系列在轨到轨开关二极管的基础上，在正向参考源到负向参考源之间增加了一个齐纳二极管，使得超过电源的瞬时脉冲电压能快速释放到地，从而更有效地保护了IC。Leiditech的RTR系列就是“轨到轨”加齐纳二极管的组合保护器件，其内部结构如下图所示。