中心論題：
- ESD的產(chǎn)生、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
- 探討ESD受沖擊后存在不易被發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題
解決方案：
- MAXIM設(shè)計(jì)出適應(yīng)性非常強(qiáng)的結(jié)構(gòu)對(duì)器件提供ESD保護(hù)
- 嚴(yán)格按照步驟進(jìn)行ESD測(cè)試
RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）和電信工業(yè)協(xié)會(huì)（TIA）制定的，已廣泛應(yīng)用于低速短距離的計(jì)算機(jī)終端和外設(shè)之間的連接。RS-232標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定正負(fù)電源代表邏輯0和1，而計(jì)算機(jī)和終端內(nèi)部的高低電平來(lái)表示邏輯狀態(tài)，所以需要RS-232接口電路提供電平轉(zhuǎn)換。RS-232接口電路的關(guān)鍵特性包括可靠性，低功耗和ESD保護(hù)。MAXIM公司最早將自動(dòng)關(guān)斷功能引入RS-232接口電路，把靜態(tài)功耗降低到1μA，1994年首創(chuàng)帶有±15KV靜電保護(hù)（ESD）的RS-232接口電路，隨后將這種ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用在3V供電的RS-232接口電路中。在接口電路方面MAXIM處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位，所生產(chǎn)的接口器件具備高可靠性和高品質(zhì)。下面介紹MAXIM公司在ESD保護(hù)方面的特殊優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)品。
ESD是如何產(chǎn)生的
當(dāng)兩個(gè)物體碰撞或分離時(shí)就會(huì)產(chǎn)生靜電放電（ESD），即靜態(tài)電荷從一個(gè)物體移動(dòng)到另一個(gè)物體。兩個(gè)具有不同電勢(shì)的物體之間產(chǎn)生靜態(tài)電荷的移動(dòng)類似于一次很小的閃電過(guò)程，當(dāng)具有足夠高的能量時(shí)，將造成半導(dǎo)體器件的損壞。靜電放電（ESD）可能隨時(shí)發(fā)生，例如插拔電纜或人體接觸器件的I/O端口，或者是一個(gè)帶電的物體接觸半導(dǎo)體器件, 半導(dǎo)體器件觸地,以及靜電場(chǎng)和電磁干擾產(chǎn)生足夠高的電壓引起靜電放電。ESD可損壞與之相連的接口器件，這種故障將導(dǎo)致較高的維修費(fèi)用并降低產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量。
為了保護(hù)I/O口，使之免受ESD的沖擊，傳統(tǒng)的解決方案是使用昂貴的外部保護(hù)器件，如TransZorbsTM，正是認(rèn)識(shí)到對(duì)廉價(jià)ESD保護(hù)方案的市場(chǎng)需求，MAXIM研制開(kāi)發(fā)了能夠嚴(yán)格滿足ESD測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的接口芯片。
ESD保護(hù)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
歐洲共同體所規(guī)定的ESD保護(hù)有其嚴(yán)格的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，從1996年1月已經(jīng)開(kāi)始實(shí)行，這些標(biāo)準(zhǔn)包括：
• 對(duì)于正常工作方式下ESD結(jié)構(gòu)必須完全透明
• ESD過(guò)程中不能發(fā)生閉鎖現(xiàn)象
• 必須通過(guò)所有相關(guān)ESD測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：
±15kV ESD人體模式測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
±8kV ESD IEC 1000-4-2接觸放電模式測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
±15kV ESD IEC 1000-4-2空氣間隙放電模式測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
±4kV ESD IEC 1000-4-4電氣快速瞬變/猝發(fā)模式測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)其中，IEC 1000-4-2與±15kV
人體模式測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)之間的主要差別在于峰值電流,相同電壓下，IEC 1000-4-2沖擊的吸收電流要比人體模式高出5倍以上。±4kV ESDIEC 1000-4-4電氣快速瞬變/猝發(fā)模式測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是模擬產(chǎn)生開(kāi)關(guān)和繼電器的電弧放電結(jié)果。MAXIM器件可提供±4kV的保護(hù)——兩倍于IEC 1000-4-4標(biāo)準(zhǔn)的±2kV指標(biāo)。
ESD沖擊后可能存在不易被發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題
RS-232接口電路中的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)不僅要通過(guò)以上的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，而且需保證通過(guò)實(shí)際檢測(cè)時(shí)不發(fā)生交調(diào)和反向驅(qū)動(dòng)，一般用戶和IEC測(cè)試機(jī)構(gòu)使用傳統(tǒng)的“環(huán)路反饋方法”和“插入方法”進(jìn)行測(cè)試，通常檢測(cè)不出這兩個(gè)問(wèn)題。
1）RS-232接口電路中接收器對(duì)發(fā)送器產(chǎn)生交調(diào)
同類產(chǎn)品RS-232接口電路中的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)可能對(duì)某種波形的ESD或某個(gè)ESD沖擊電壓失效，經(jīng)過(guò)ESD沖擊后造成接收器輸入端和發(fā)送器輸出端之間形成通路，從而導(dǎo)致接收器對(duì)發(fā)送器產(chǎn)生交調(diào)（圖一）。如果RS-232接口電路中有關(guān)斷電路，那么關(guān)斷期間經(jīng)過(guò)ESD沖擊后更容易產(chǎn)生交調(diào)。產(chǎn)生交調(diào)后將導(dǎo)致通信失敗，而且即使關(guān)斷工作狀態(tài)下發(fā)送器仍有輸出，導(dǎo)致關(guān)斷失效，使對(duì)方RS-232處在接收狀態(tài)。
2）RS-232接口電路對(duì)電源產(chǎn)生反向驅(qū)動(dòng)
某些RS-232接口電路中的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)ESD沖擊后可能在輸入端與供電電源Vcc之間形成電流通路（圖二），對(duì)其供電電源產(chǎn)生反向驅(qū)動(dòng)。如果供電電源沒(méi)有吸入電流的能力，將導(dǎo)致電源電壓Vcc的增加，從而損壞RS-232接口電路和系統(tǒng)內(nèi)的其它電路。
MAXIM公司ESD保護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
在現(xiàn)實(shí)世界中，ESD所產(chǎn)生的波形可能是各種各樣的，不管是何種波形，MAXIM的工程師設(shè)計(jì)出了適應(yīng)性非常強(qiáng)的結(jié)構(gòu)對(duì)器件提供ESD保護(hù)。因?yàn)槊總€(gè)器件的ESD門限不同，每個(gè)器件在正常工作狀態(tài)、關(guān)斷狀態(tài)和斷電狀態(tài)的ESD門限不同，所以MAXIM公司嚴(yán)格按照如下步驟進(jìn)行測(cè)試：
1）從00V開(kāi)始，每次增加500V對(duì)每個(gè)器件都用不同極性的電壓沖擊10次。
2）每次沖擊后，檢查電源電流以確保器件沒(méi)有閉鎖，檢查發(fā)送器和接收器是否工作正常。
3）重復(fù)上述步驟，直到器件損壞或達(dá)到ESD測(cè)試者的限制要求。
4）用人體方式、IEC 1000-4-2接觸放電、IEC 1000-4-2空氣隙放電以及IEC 1000-4-4 快速/瞬變/脈沖重復(fù)上述步驟。
5）分別在正常工作狀態(tài)，關(guān)斷狀態(tài)和斷電狀態(tài)下重復(fù)測(cè)試。
