TLP测试通过方波测试脉冲加到待测器件(DUT)的两个引脚之间进行测试。TLP测试前要先对电路中的传输线路充电,测试时将被测器件接入,传输线路通过被测器件放电。改变电路和输入电压和传输线路的长度可以模拟在不同能量中的ESD脉冲,从而得到器件的ESD大电流抑制能力。TLP测试先从小电压脉冲开始,随后连续增加直到获得足够多的数据点,以作出完整的I-V曲线。通常测试脉冲的幅度会加大到使DUT彻底损伤为止,作而获得其精确的允许最大脉冲电流。
总的来看,ESD保护元件的TLP测试方法优势突出,不仅可以确认屏幕截图数据,还可用于解析ESD保护元件的基础参数,非常适用于对不同保护元件进行对比。
图5:不同ESD保护元件的TLP测试I-V曲线
结合ESD脉冲测试和TLP测试,我们可以得出结论,在不同ESD保护元件中,TVS元件,特别是安森美半导体的TVS元件的大电流导电率极佳,且在重复应力条件下仍能维持优异性能,不存在压敏电阻或聚合物那样的使用增多后会出现性能下降的问题;至于其在电容方面的不足,也随着新的低电容设计的出现,而消除了早前的大电容问题。
不同便携应用的ESD保护解决方案
按照TVS电容与传输速率的不同,安森美半导体将便携应用的ESD保护元件市场划分为三个区域。第一是标准ESD保护,满足大功率(高于100瓦)、最低钳位电压要求,适用于键区、按钮、电池接头、充电器接口、旁键等的保护,TVS电容在1,000 pF至100 pF之间;在这方面,安森美半导体有ESD5Z5、ESD9X等单向通用TVS产品。
第二是高速ESD保护,要求数据传输率更快、低电容,应用于USB1.1、USB2.0FS、FM天线、SIM卡和音频线路等,TVS电容在40 pF至5 pF;在这方面,安森美半导体提供了ESD9C和ESD7C等单向TVS、ESD5B和ESD9B双向TVS、NUP4202和NUP2202等单向ESD保护阵列,以及NUP4xV、NUP8010和NUP5120等双向ESD保护阵列。
第三个是超高速ESD保护,如USB2.0HS、HDMI、RF天线等,TVS电容在5pF以下,电容值与钳位相反,不可用传统TVS技术。这方面,客户可以选择安森美半导体的ESD9单向TVS(电容小于2 pF)、ESD11和ESD9双向TVS(电容小于0.5 pF)、NUP4212和NUP8012单向ESD保护阵列,以及NUP4214双向ESD保护阵列。
图6:多层压敏电阻(MLV) 与安森美半导体的TVS硅芯片技术发展趋势对比。
安森美半导体的ESD保护解决方案拥有众多优势,如领先业界的超小封装、符合各种规范及标准的优异性能、可靠的质量及更长的使用寿命等;此外,安森美半导体还不断研发,以提供更先进的ESD保护解决方案。
总结
要对电子系统进行ESD保护设计,最有效的方法还是在连接器和端口处放置外部保护元件。在压敏电阻、聚合物和TVS这几种常见保护元件中,前两者分别在经济性和低电容方面占有优势,但TVS则拥有极佳的导电率,并且在多重应用作用下仍能维持强劲性能。安森美半导体提供一系列采用先进封装、拥有极佳性能的TVS元件,分别面向大功率、高速率和超高速率等应用领域,全方面满足客户的高性能ESD保护需求。