分享好友 电磁兼容首页 电磁兼容分类 切换频道

ESD防护方案解决NFC天线问题

2017-03-092210晶焱科技安规与电磁兼容网

将NFC与移动电话整合在一起,提供消费者以近距离感测方式进行有价交易,是现在广为讨论与实现的功能。但在大家热中于讨论与实现NFC的各种整合与实现方式时,有一项不可被忽视的影响是静电放电(ESD)的冲击经由NFC天线对整个NFC的沟通功能所造成的错误动作。移动电话这些电子产品由于频繁地与人体接触,很容易受到静电放电(ESD)的冲击。此外,这些电子产品所采用的IC大多是使用最先进的半导体制程技术,所使用的组件闸极氧化层很薄且接面很浅,很容易受到ESD的冲击而造成损伤。因此,这些电子产品需要额外的ESD保护组件来避免ESD冲击产生系统当机,甚至硬件受到损坏,而NFC天线是必须有ESD保护零件保护的第一关。

针对移动电话这些可携式电子产品所使用的ESD保护组件需符合下列几项要求:

第一、为符合这类电子产品轻薄小巧、易于携带的需求,ESD保护组件的尺寸必须够小,例如0402封装尺寸,甚至0201封装尺寸,以达到在PCB设计上兼具高聚集度及高度弹性的优势。

第二、ESD保护组件接脚本身的寄生电容必须要小,避免讯号受到干扰。例如使用在天线(antenna)的ESD保护组件,必须考虑到天线所使用的频段,不同频段所能够接受的最小寄生电容值,通常使用在天线的ESD保护组件其寄生电容值必须小于1pF,甚至更低。

第三、ESD保护组件所适用的最大工作电压及单向或双向特性的选择,必须考虑讯号上下摆动的最高及最低电压,避免讯号受到影响。例如使用在手机的天线,讯号最高电压通常会超过10V且最低电压会低于0V,必须选择适用此讯号电压的双向ESD保护组件;使用在GPS的天线,最高电压通常小于5V且最低电压不会低于0V,可使用5V单向的ESD保护组件。

第四、ESD防护组件本身对ESD事件的耐受能力必须要高,最少要能承受IEC61000-4-2接触模式8kV的ESD轰击。

第五、也是最重要的,ESD保护组件在ESD事件发生期间所提供的箝制电压(clampingvoltage)必须要够低,除了提供受保护电路免于遭受静电放电的冲击而造成永久的损伤,还要能确保讯号传输不会受到ESD的干扰。

针对这些可携式电子产品,对于ESD保护组件的设计需要同时符合上述所有要求,困难度变的很高。

晶焱科技拥有先进的ESD防护设计技术,针对可携式电子产品,利用自有的专利技术推出一系列0402DFN/0201DFN、低电容、双向/单向、单信道的ESD保护组件,如表一所列。其中0402DFN封装大小仅有1.0mmx0.6mm,厚度只有0.55mm高;0201DFN封装大小更是仅有0.6mmx0.3mm,厚度只有0.3mm高,可以满足可携式电子产品轻薄小巧对于组件封装的严苛要求。如此细小的封装尺寸,更可以整合到系统模块,作为系统ESD的防护将更具弹性。

特别针对NFC(NearFieldCommunication)应用中的天线保护推出AZ4217-01FESD保护组件,这是目前业界唯一提供适用于最大工作电压17V,具有0402封装尺寸、极低电容、双向特性的ESD保护组件。

AZ4217-01F的规格参数及特性
图一 AZ4217-01F的规格参数及特性

除了NFC天线外,在移动电话上还有其他许多RF天线的设计同时存在,因此同样需要对这些天线设计有ESD防护功能。因此晶焱科技另有推出一系列ESD防护组件来保护这些RF天线,如具有极低电容0.5pF/0.8pF的ESD保护组件AZ5325-01F/AZ5425-01F,能满足IEC61000-4-2接触模式至少8kV的ESD轰击。另有0201封装尺寸且其ESD耐受度更可高达15kV的AZ5A15-01F,以及具有具有最低的箝制电压仅有11V的AZ5215-01F,能提供系统产品于ESD测试时最佳的防护效果。图二是这系列ESD保护组件的菜单,图三、图四是利用传输线脉冲系统(TLP)测量ESD箝制电压的结果,观察TLP电流为17A(等效IEC61000-4-2接触模式6kV测试)时的箝制电压,与其他相同应用的产品作比较,均具有最低的箝制电压。

晶焱科技推出小尺寸低电容ESD保护组件
图二 晶焱科技推出小尺寸低电容ESD保护组件

5-V双向ESD保护组件的TLP测试曲线
图三 5-V双向ESD保护组件的TLP测试曲线

5-V单向ESD保护组件的TLP测试曲线
图四 5-V单向ESD保护组件的TLP测试曲线

随着消费者对可携式电子产品的使用质量要求越来越高,ESD保护组件的箝制电压也需要设计得越来越低,晶焱科技将持续发展更先进的防护设计技术来满足这项需求。


收藏 0
打赏 0
评论 0
静电放电测试标准——理解和比较差异
人体模型 (HBM) 器件级测试是 ESD 测试常用的模型。它用于表征电子元件对 ESD 损坏的敏感性。该测试模拟人体对电子元件的放电,如果人体积累了残余电荷(例如,穿着袜子拖着脚走过地毯)并触摸电子设备,就会发生这

0评论2025-03-237

电路级静电防护设计技巧与ESD防护方法
静电放电(ESD)理论研究的已经相当成熟,为了模拟分析静电事件,前人设计了很多静电放电模型。常见的静电模型有:人体模型(HBM),带电器件模型,场感应模型,场增强模型,机器模型和电容耦合模型等。芯片级一般用

3评论2021-01-28606

电路保护的意义是什么?常用的器件有哪些?
电子电路很容易在过压、过流、浪涌等情况发生的时候损坏,随着技术的发展,电子电路的产品日益多样化和复杂化,而电路保护则变得尤为重要。电路保护元件也从简单的玻璃管保险丝,变得种类更多,防护性能更优越。电路

1评论2020-10-19207

手机开发过程中 预防ESD失效的方法
现代半导体器件的规模越来越大,工作电压越来越低,导致了半导体器件对外界电磁骚扰敏感程度也大大提高。ESD对于电路引起的干扰、对元器件、电路及接口电路造成的破坏等问题越来越引起人们的重视。目前手机的功能越

0评论2018-12-25361

解析PCB板设计中抗ESD的常见防范措施
来自人体、环境甚至电子设备内部的静电对于精密的半导体芯片会造成各种损伤,例如穿透元器件内部薄的绝缘层;损毁MOSFET和CMOS元器件的栅极;CMOS器件中的触发器锁死;短路反偏的PN结;短路正向偏置的PN结;熔化有源器件

2评论2018-12-25486

如何提高隔离接口模块的ESD抗扰能力
隔离模块应用于各类复杂的工业环境中,以提升总线的抗干扰能力,但设备接口可能会采用端子与外部连接,可能会在安装、维修过程中有静电等能量输入,从而导致隔离模块损坏。那么该如何避免这样的问题呢?本文为您揭秘

0评论2018-07-02779

共享单车电子锁的防静电保护方案
全民共享,共享经济,互联网+,这些热点关键词不是说说而已。在基础公共建设比如:公路,铁路,大桥,隧道,公园已经建设完整后。我们的社会开始建设移动共享经济比如:共享自行车,共享电动自行车,共享电动汽车,共

1评论2017-08-18852