实验出真知！可充分发挥ESD保护元件性能的电路设计

TDK的多层贴片式压敏电阻产品阵容齐全，可保护设备因受ESD（静电放电）影响而引发的故障和误动作，能帮助客户有效解决ESD问题。但随着用户设备的小型化、轻量化和高功能化，以前效果出众的多层贴片式压敏电阻产品也出现了无法充分发挥保护效果的情况。

为了查明原因，我们以客户设备的小型化为前提进行了ESD实验，本期推文就来为您详细介绍通过此次实验得出的各数据与结果。

5G技术的发展实现了设备之间的相互协作和实时通信，也对设备的设计提出了更高的要求，比如更小、更轻、更低功耗、更高功能、长期运行、高可靠性、更高的EMC耐受能力等等。相比于大型设备（如汽车、工业设备，医疗设备等）的PCB和机壳设计，智能手机、VR、无人机等小型移动设备的PCB尺寸小，ESD更容易侵入，而且用于ESD消除的GND地线和机壳的设计往往不稳定，是很难采取ESD对策的设备之一。

针对电压保护应用，TDK提供有非常齐全的压敏电阻（氧化锌）和防雷（放电管）产品，能满足各种电流大小的应用。本文中介绍的ESD测试便使用如下产品图中所示的专用贴片式压敏电阻。

ESD可视化设备是一种通过用非接触磁场探针自动扫描ESD电流来实现ESD电流可视化的设备。

图1 ESD可视化设备

本次实验中使用双面电路板（正面：信号线，背面：GND地线，正面的GND地线通过Via连接到背面的GND地线）。背面的GND地线有两种不同的尺寸：①窄地线（10x20mm）和 ②宽地线（85x50mm）。

图2 PCB的GND地线设计

将贴片式压敏电阻配置到PCB正面的信号线和GND地线之间。GND地线与金属机壳和大地不相连。在此状态下，对信号线按照IEC61000-4-2要求施加ESD 1kV。

图3 实验设置 

当GND地线较窄时，ESD将绕过压敏电阻，扩散到信号线。而当GND地线较宽时，ESD会被贴片式压敏电阻吸收并引向GND地线。这是由GND地线相对于信号线的阻抗大小决定的。GND地线较窄时，GND地线的阻抗较大，因此ESD无法流向贴片式压敏电阻。