数据通信端口ESD静电保护电路如何设计 

分享 收藏 已有 235 次阅读  2018-02-07 11:26

对于大部分工程师来说,ESD是一种挑战,不仅要保护昂贵的电子元件不被ESD损毁,还要保证万一出现ESD事件后系统仍能继续运行。这就需要对ESD冲击时发生了什么做深入的了解,才能设计出正确的ESD保护电路。正确设计的通信端口会使用鲁棒性的协议,协议中包含了通用使用循环冗余检查(CRC)编码来测试数据的完整性。以太网、USB和CAN总线都开发了CRC 编码并随数据一起传送。设计正确的接收器将检查CRC编码是否匹配所发送的数据。如果不匹配,表示要么数据要么CRC编码发生了错误,将发出重新发送数据 的请求。

由于ESD事件持续时间不到100ns,因此CRC检查、验证和重新发送过程通常以不可见的方式处理ESD。最终用户一般从未意识到损坏的信息得到了纠正。其它一些协议的结构中没有保护措施。


I2C、串行外设接口(SPI)和系统管理总线(SMBus)通信设计在PCB上工作,无法验证和纠正数据。如果有些数据要离开电路板,确保你有方法验证数据的有效性。


大多数现代通信路径采用差分方式,即使用某种形式的低压差分信号(LVDS)。每个LVDS连接需要像所有其它信号一样受到TVS保护。磁场隔离(以太网 常用)和共模扼流圈有助于解决由于ESD事件中的地线反弹产生的共模变化问题。在输入信号与PCB不共享同一个地时,应该采取光学隔离或磁场隔离措施。


要求完善的数据完整性但不包含误码检查的高速数据流在防止ESD冲击方面难度特别大。理解器件如何提供高于1GB/s的串行数据速率和完整的通信协议保护可以避免这个问题。


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