当代手机各外部接口的ESD保护设计指南

当代手机各外部接口的ESD保护设计指南

传统上，芯片制造商一直试图维持HBM要求的2，000V水平。从成本效益比的角度来看，这已经被证明是件很难做到的事。从图1可以看出，随著制造技术转向90nm以下，将ESD保护水平维持在2，000V的成本，已开始以指数级上升。因此，现在新的目标是降低芯片上的ESD保护水平，但维持相同的高制造良率水平。

目前普遍接受的关键ESD保护电压水平约为500V。在这一水平，芯片成本增加得较合理，良率水平也不会受到损害。这是因为典型的晶圆厂和装配车间有将ESD限制在500V或以下的政策。

因此，即使所有的芯片组在裸片上包含一些ESD保护电路，其目的也只是确保制造的高良率。不过，这一级别的ESD保护不足于保护芯片组免受消费者实际使用手机时将会碰到的严重ESD事件的伤害。在无法预先控制的消费环境中，必须使用不同的ESD保护规范。这就是IEC61000-4-2。

该IEC规范已被许多应用制造商(手机、智能电话、MP3播放器等)使用来确保其产品可靠地工作，以及不会遭受早期失败。这一规范的ESD保护电压水平高很多，因此与HBM不兼容。HBM规范要求的测试集中在500V。另一方面，IEC中的空气放电方法要求的测试可以超过15，000V。

目前业内最常见的板级ESD保护器件主要有以下三种，它们的关键属性如下。

硅保护阵列(SPA)：这类分立和多通道器件设计用于保护数据线和I/O线免受ESD和低级别瞬态浪涌的伤害。它的关键特性是非常低的钳位电压，这允许它们保护最敏感的电路。

由于手机的设计对象是大众消费者，而且可在任何环境中使用，因此ESD很有可能会进入其中的一个端口或I/O接口，并导致芯片组出现电气不稳定现象或完全损坏。图2用于帮助说明不同电路该用什么样的ESD保护技术。它表明，所有的电路都有可能为ESD进入手机提供一个途径。

了解了上述信息后，我们就可以分析手机中的不同电路，并选择最佳的解决方案。

4)LCD模块/SIM插座/SD和MMC接口

总的来说，这些电路并不属于高速。其数据传输速率一般限于20Mbps或更低。因此，如果ESD保护器的电容值是40pF或更低，就不会有任何信号完整性问题。满足这一要求的产品是V9MLA0402L(MLV)和SP1001-04XTG(SPA)。

还应当指出的是，一些LCD模块和智能卡正在使用高达200Mbps的高速接口。因此，与USB2。0一样，有必要将ESD保护器的电容值减到最小。针对这些高速总线推荐的解决方案是PGB2010402(PGB)和SP3003-04XTG(SPA)。

3)键盘和按钮

4)充电输入口

Littelfuse为市场提供了许多独特的好处。作为一个拥有所有三种ESD保护技术的制造商的，我们可以为客户提供最好的解决方案。如上所述，每种技术都有自己的特性，它们需要根据电路的需求加以权衡。此外，Littelfuse在中国无锡有一个全能实验室，在那里可以执行元件级和应用级的ESD 测试。这些能力的例子包括ESD脉冲(IEC61000-4-2)、浪涌脉冲、插入损耗和误码率(BERT)测试。我们有包括现场应用工程师在内的技术人员，他们可以帮助客户走完ESD抑制器甄选过程。

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