干货|电容能抗多大的ESD?

在一些电源和低速信号线上,电容也会用来抗ESD,电容能抗多大的ESD电压呢? ESD耐性和电容量有什么关系呢?

TVS或者说ESD器件在制造过程中,可能会触发ESD事件,发生损坏,这些事件可以用三个模型来进行模拟。

1. Human Body Model,简称HBM,人体模型,模拟人体静电放电时的测试。

2. Machine Model,简称MM,机械模型,模拟机械静电放电时的测试。

3. Charged Device Model,简称CDM,充电设备模型,模拟带电设备静电放电时的测试。

图片来自TI培训

回到正题,HBM一般有两种测试规格,一种是IEC61000-4-2标准,一种是AEC-Q200-002。

IEC61000-4-2标准是针对ESD静电放电抗扰度实验的,ESD测试分为空气和接触测试两种,需要用到静电q,如下给出了静电q或者说静电发生器的电路简图。

静电发生器内部电路简图

Rc为充电电阻,Cd为充电电容,Rd为放电电阻,简单的工作原理就是:充电开关开,放电开关关,直流高压电源通过Rc对Cd充电;充电开关关,放电开关开,Cd储存电荷对被测设备释放。

IEC61000-4-2会比AEC-Q200-002更常用,差别在于Rd阻值不同。


在知道这些基本知识后,如果对一个电容打ESD,也就是如下这样:

输出端加上被测电容Cx,电容两端电压为Vx

对一个10KV 150PF的模型来说,含有的能量为Q=CV。

假设能量全部释放掉,Cx=10NF上的瞬间电压会达到10KV*150PF/(10nF +150pF)=147.78V,这个电压还是很高的,一定程度会损坏电容。

算了一下1nF、10nF、22nF、47nF和100nF在10KV 150pF模型和10KV 330pF模型下瞬间达到的电压值,当电容达到100nF时,电容上的电压已经很低了,电容是可以承受的,而且假设前提是模型的能量全部释放,实际电压会更低一点。


感兴趣的,可以算一算其他放电电压,比如15KV和25KV,以及其他不同容值。


今天的分享到这里就结束了,希望对你有帮助。

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