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基于无线模块接口静电防护的参考设计

2017-06-30 来源:安规与电磁兼容网 作者:雷卯电子 浏览次数:85
导读:最近基于定位的物联网应用铺天盖地,市场上普遍应用SIM868这个无线模块的应用,已经应用在共享单车上了,发现了他的强大功能之外,其参考设计的ESD控制设计比较合理,本文基于此模块的ESD控制逐一做些分解,科普下ES

最近基于定位的物联网应用铺天盖地,市场上普遍应用SIM868这个无线模块的应用,已经应用在共享单车上了,发现了他的强大功能之外,其参考设计的ESD控制设计比较合理,本文基于此模块的ESD控制逐一做些分解,科普下ESD在通信应用的重要性和一些方案。

图1:SIM868无线模块功能框图

图2:SIM868无线模块规格书

首先看到这个模块的功能框图,虽然个头很小,但是功能却非常强大,所以对周边参考设计电路也比较周全。

规格书也详细说明了通信接口必须考虑静电ESD放电,接下来看各接口推荐保护电路。

- SIM 卡接口2个

- GSM/GNSS天线接口

- Audio 接口包含麦克和扬声器

- SD 卡接口

- USB 接口

-通用串口

-I2C 接口

1. SIM卡静电保护

这个模块集成2个SIM卡,所以推荐一种器件能同时保护6路信号的集成ESD器件。

图3:SIM卡接口

图4:低容值ESD器件ESDA6V1W6

ESDA6V1W6 是SOT-363 5V 同时保护5路信号的低容值ESD器件,由于信号接口集中,所以比分立器件使用更加便于布置。

2. GSM天线静电保护

对于天线的高频信号保护,可以采用0402或0201的超低电容 ESD器件PESD0542U015,可以节约布板空间,且因为0.05PF的电容,可以保证高频、高速信号的完整传输。

图5:超低电容ESD器件PESD0542U015

3. SPEAKER扬声器静电保护对于扬声器的静电保护,可以采用0402或0201的超低电容 ESD器件PESD0542U015,可以节约布板空间,且因为0.05PF的电容,可以保证此模拟信号的完整传输。

图6:超低电容 ESD器件PESD0542U015

4. Microphone静电保护

Microphone和扬声器的应用类似,采用PESD0542U015 

图7:PESD0542U015器件

5. SD卡静电保护

SD卡重点保护data数据线和CLK,要确保选择的ESD器件是低容值和小封装的产品:LC0504F SOT-563

图8:LC0504F SOT-563

6. USB静电保护

此模块USB经常用来配置数据,插拔容易被静电损坏,本方案可以采用分立器件或者集成器件,但要确保选择的器件结电容小于3PF。

图9:分立器件LC05CI

图10:集成器件SR05

LC05CI SOD-323 5V 单路 Cj=1pf SR05 SOT-143 5V 多路 Cj=1pf

7. GPIO静电保护

对于普通的IO口的静电防护,因为其速率较低,采用普通的TVS器件即可满足8KV的防护需求。

图11:普通TVS器件

总而言之,模块虽小,接口众多,静电威胁无处不在,但是针对各接口的特性,设计不同的静电保护方案,选择合适的ESD器件,可以花较少的成本完成功能、可靠性、EMC测试的各方面需求,雷卯致力于从客户应用端解决问题,不但为客户提供各种EMC方案,同时也为PCB的设计提供各种新思路,新案例。

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