以创新的保护方法适应ESD保护界线变化

新的保护方法

      安森美半导体开发出的PicoGuard XS架构可以维持高速数据接口的信号完整性，同时提供更强的ESD保护。这种架构向上布线并穿过封装，而不是位于封装下面，借此消除走线寄生参数。这种方法将电感与ESD二极管集成在一起以匹配信号线路阻抗，从而摒弃任何类型的外部补偿。集成电感降低钳位电压及受保护ASIC所流入的残余电流，从而改善ESD性能。

      XS封装的架构(见图1)让接地层一直贯穿于封装的下面，这表示所有焊盘至裸片的线邦定的长度都相同，使得电感匹配，无须电路板设计人员采取任何补偿措施。此外，在另一个确保提供可靠ESD方案的重要因素——动态电阻(RDYN)方面，采用PicoGuard XS架构的产品能够比其他针对高速差分数据线路保护应用的传统穿越型(flow-through)元件表现得更好。

 

图1  PicoGuard XS与传统ESD保护设计比较

       这种架构也省却了扼流圈的需要或PCB上的走线宽度修改。而且，这种架构与电路板堆叠无关，使系统设计人员能够使用多个电路板供应商的产品，无须为各个供应商的产品进行定制阻抗匹配。这种架构能够提供与所涉及PCB层数、介电厚度及其他布线方面变量无关的匹配阻抗。

新方法的技术原理

       图2显示了标准ESD保护元件的特征图。电感元件表示的是源自邦定线和连接至保护元件的PCB走线的寄生电感。在这种标准元件模型中，电感元件为抵御高转换率(slew rate)ESD冲击的高阻抗，限制了保护元件快速吸收ESD能量的能力，使得更多的能量进入受保护的ASIC。

图2 传统ESD器件表征

图3 PicoGuard XS器件表征

       作为对比，PicoGuard XS架构的电感元件与连接至受保护ASIC的导电通道串联，如图3所示。这元件实际限制冲击受保护器件的电流和电压。首先，ESD冲击会出现的连接器端的电感元件L1存在电抗，这电抗的方向与ESD电流方向相反，帮助限制峰值冲击电压。然后，ASIC端的电感元件L2的电抗迫使更有限的ESD冲击电流通过ESD保护元件分流。与此同时，这两个串联元件的电压降也发挥作用，降低受保护ASIC遭受的钳位电压。