電子產(chǎn)品的雷擊浪涌與靜電放電（ESD）防護方案

由于全球經(jīng)濟與科技的發(fā)展，電子產(chǎn)品已迅速深入世界的各個(gè)角落。然而，許多偏遠地區基礎建設不佳，或是氣候極端的地方，電子產(chǎn)品遭受雷擊的機率與能量提高，所造成電氣過(guò)載(Electrical Overstress, EOS)的反修率也隨之提升。因此，如中國內地自家電下鄉計劃之后，不斷的提高電子產(chǎn)品雷擊耐受度(IEC 61000-4-5)的規格，從原有的1kV，漸漸提升到4kV，甚至已有產(chǎn)品要求6kV的規格。

雷擊事件所產(chǎn)生的噪聲是屬低頻（事件長(cháng)度為20usec以上）但能量卻很大的噪聲，所以雷擊保護組件的設計都著(zhù)重在能宣泄大能量噪聲，而非其反應速度上。雷擊保護組件目前還是以陶瓷材料所制作的組件如Varistor為主，因為其成本低又能宣泄大能量的雷擊噪聲。不過(guò)這類(lèi)組件因其反應速度很慢（大于35nsec以上），不可以同時(shí)拿來(lái)當靜電放電(Electrostatic Discharge, ESD)保護組件。至于ESD事件所產(chǎn)生的噪聲是屬高頻（事件長(cháng)度為60nsec以?xún)龋┑芰亢苄〉脑肼?，所以ESD保護組件的設計必須著(zhù)重于其反應速度上，唯有反應速度在10nsec以?xún)鹊谋Ｗo組件才有ESD防護效果。雷擊保護組件的設計挑戰在于要在有限的組件體積下，能宣泄*大能量的雷擊噪聲，而組件材料的選擇會(huì )是設計重點(diǎn)。ESD保護組件的設計挑戰則是在設計組件的快速反應速度與反應后的低導通阻抗，唯有如此才能提供低箝制電壓來(lái)保護系統的正常運作，而此類(lèi)組件的設計重點(diǎn)會(huì )是在組件結構及其所用的制程上。ESD保護組件現在則是以半導體材料與制程所制作的組件為主，因為其保護效果*佳、組件可靠度也*佳、成本也可因設計成Array式而降得很低。

晶焱科技擁有先進(jìn)的雷擊與ESD防護設計技術(shù)。針對雷擊保護，晶焱科技推出AZ3 系列雷擊保護方案，提供低電容、高雷擊耐受度的防護組件，供系統產(chǎn)品于雷擊測試時(shí)*佳的防護效果。另由于半導體組件快速反應的特性，因此同時(shí)提供ESD防護的功能，用戶(hù)不需再額外添加ESD保護組件。晶焱科技的ESD和雷擊保護組件擁有極低的箝制電壓(Clamping Voltage)，使得ESD的能量能被箝制在更低的電壓以防止系統內部電路于雷擊或ESD測試時(shí)發(fā)生數據錯誤、當機甚至受到損毀。因此箝制電壓是判斷ESD保護組件對于系統電路保護效能*重要的參數。

針對以太網(wǎng)絡(luò )接口，晶焱科技提供完整的雷擊與ESD防護方案。AZ3028-04P于一次測提供線(xiàn)對線(xiàn)的雷擊防護，AZ3025-04F于二次測提供線(xiàn)對線(xiàn)的雷擊防護，AZ3133-04F于二次測提供線(xiàn)對地的雷擊防護，并能夠有效防護ESD的沖擊。圖一為利用AZ3028-04P與AZ3133-04F防護以太網(wǎng)絡(luò )接口的電路圖，可通過(guò)IEC61000-4-5 10/700us線(xiàn)對線(xiàn)2kV，線(xiàn)對地6kV的測試規范，以及IEC61000-4-2 ESD 30kV的測試規范。

圖一、以太網(wǎng)絡(luò )雷擊防護電路圖。

針對視頻接頭接口或是系統電源端，晶焱科技特別推出雷擊浪涌保護組件AZ3003-02F，能夠承受8/20us雷擊電流100A，以及10/700us雷擊電壓3kV。AZ3003-02F并擁有低箝制電壓，能夠有效地保護系統產(chǎn)品內部IC 不受雷擊或ESD損壞。其DFN封裝具有縮小印刷電路板面積與降低布局(Layout)復雜度等優(yōu)點(diǎn)，Array的形式可同時(shí)提供兩個(gè)視頻接頭接口雷擊或ESD防護，特別適合應用于擁有多個(gè)視頻接頭接口的產(chǎn)品如數字監視系統(Digital Video Recorder, DVR)或IP視頻監控系統(Network Video Recorder, NVR)等。

圖二、視頻接頭雷擊防護電路圖。