中心議題：

• 安森美低電容、高鉗位ESD保護器件介紹
• 安森美大浪涌額定能力的晶閘管浪涌保護器件(TSPD)系列介紹
• 安森美上海電路保護應用測試實驗室介紹

解決方案：

• TVS相對壓敏電阻嵌位電壓更低時更適合的ESD保護器件
• 安森美新的ESD保護技術平臺電容低至0.5pF，適合USB2.0、HDMI的高速接口的ESD保護
• TSPD導通速度快、電壓精度高和電流能力高且不存在功率限制，可對瞬時浪涌提供極佳的保護

不管是設計手機還是工業(yè)電信系統(tǒng)，電子制造商要實現(xiàn)可靠的系統(tǒng)操作，降低產品的返修或退貨比例，保護那些提供系統(tǒng)功能性的復雜IC非常重要。此外，在全球化時代，電子系統(tǒng)制造商的產品很可能面對多個國家或地區(qū)乃至全球市場，可能需要符合不同的國際性系統(tǒng)級保護規(guī)范標準，這對系統(tǒng)制造商所具備的專業(yè)經驗也帶來了挑戰(zhàn)。

針對電子系統(tǒng)制造商所面臨的這些挑戰(zhàn)，作為全球首選的高性能電路保護解決方案供應商，安森美半導體設立了專門的“保護和控制”業(yè)務部門，提供極寬范圍的電路保護器件，覆蓋從便攜消費產品(手機)、計算機外設(硬盤驅動器)、電信和網絡設備、汽車電子和工業(yè)等應用領域，既能提供針對低能量的ESD保護，也能提供針對高能量瞬態(tài)浪涌事件的晶閘管浪涌保護器件(TSPD)保護。此外，安森美半導體還積極幫助客戶解決他們所面臨的過壓保護難題，在中國上海設立美國之外第一家、也是全球第二家的電路保護應用測試實驗室，憑借經驗豐富的技術專家和全套一流設備，幫助客戶在將產品送交相關機構進行認證之前就對這些產品在遵從各種國際電路保護規(guī)范標準方面進行測試，并建議電路保護解決方案。

業(yè)界領先的低電容、高鉗位ESD保護器件
隨著消費者對手機、MP3播放器、便攜式媒體播放器等便攜電子產品的功能性提出更高的要求，這些產品的I/O端口越來越多。以手機為例，鍵區(qū)、揚聲器、SIM卡、電池接頭、音量鍵、語音鍵和充電器接口等都可能成為潛在的ESD進入點。

為了應對ESD給芯片所可能帶來的潛在損傷，業(yè)界常用的做法是在敏感的CMOS芯片附近施加外圍的ESD保護元件。外圍的ESD保護元件將較高的ESD電壓在短時間內鉗位至較低的電壓，從而確保氧化物擊穿電壓不會被超過。具體的做法就是在電子系統(tǒng)的連接器或端口處放置ESD保護元件，使得電流流經保護元件，且不流經敏感元件，以維持敏感元件的低電壓，使其免受ESD應力影響，進而有效控制ESD事件的發(fā)生。

在ESD保護元件的選擇方面，目前常用的ESD保護元件有壓敏電阻、聚合物和瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)二極管。聚合物和陶瓷壓敏電阻等外保護技術提供低電容，但它們的高ESD鉗位電壓限制了其保護極敏感IC免受ESD損傷的能力。相比較而言，TVS元件，特別是安森美半導體的TVS元件具有極低的鉗位電壓，且在多重應力條件下仍能維持優(yōu)異性能，是一種更為理想的ESD保護元件。

安森美半導體近期更推出新的ESD保護平臺ESD9L，使用了突破性的工藝技術(其結構圖如圖1所示)，將超低電容PIN二極管和大功率TVS二極管集成在單個裸片上，能夠用作高性能片外ESD保護解決方案。值得注意的是，ESD9L集成了3個元件，為正向和反向ESD沖擊提供電路保護，且客戶仍只須將其用作單個元件。

圖1：安森美半導體采用SOD-923封裝的硅TVS二極管的演進。

這新的集成型ESD保護技術平臺既保留了傳統(tǒng)硅TVS二極管技術的卓越鉗位和低泄漏性能，又將電容從50 pF大幅降低至0.5 pF。0.5 pF的總電容使ESD9L適用于USB2.0高速(480 Mbps)和高清多媒體接口(HDMI)(1.65 Gbps)等高速應用。根據IEC61000-4-2的標準，ESD9L將輸入的15 kV ESD波形在數納秒(ns)內迅速鉗位至不到7 V。這鉗位電壓性能領先業(yè)界，為最敏感的IC確保提供保護。此外，ESD9L還維持了極小的裸片尺寸，使其能夠適合尺寸僅為1.0 mm × 0.6 mm × 0.4 mm的SOD-923封裝。這種超小單線ESD保護封裝為設計人員提供極大的尺寸靈活性。超小型封裝加上領先的超低電容和極低鉗位電壓，使ESD9L成為手機、MP3播放器、PDA和數碼相機等空間受限型產品的高速應用首選解決方案。

與水平最接近的競爭對手的硅ESD保護器件相比，安森美半導體的ESD9L能在更短的時間內將ESD電壓鉗位至更低的水平(如圖2所示)，體現(xiàn)出較大的性能優(yōu)勢，在高速數據應用不僅能夠很好地提供ESD保護，同時還能保持高速數據信號的數據完整性。


圖2：安森美半導體ESD9L的ESD保護性能明顯優(yōu)越于競爭器件。

總的來看，按照TVS電容與傳輸速率的不同，安森美半導體將便攜應用的ESD保護元件市場劃分為三個區(qū)域。第一是標準ESD保護，滿足大功率(高于100瓦)、最低鉗位電壓要求，適用于鍵區(qū)、按鈕、電池接頭、充電器接口、旁鍵等的保護，TVS電容在1,000 pF至100 pF之間；第二是高速ESD保護，要求數據傳輸率更快、低電容，應用于USB1.1、USB2.0FS、FM天線、SIM卡和音頻線路等，TVS電容在40 pF至5 pF；第三個是超高速ESD保護，如USB2.0HS (低于1 pF)、HDMI、RF天線等，TVS電容在5 pF以下，電容值與鉗位相反。 針對這些應用領域，安森美半導體都能提供客戶所需的硅ESD保護器件，滿足客戶對不同性能等級的需求。

具有大浪涌額定能力的晶閘管浪涌保護器件(TSPD)系列
隨著消費者對更高網絡帶寬以及對視頻和集成語音、數據的業(yè)務需求的增長，全球電信產業(yè)在大力推動著FTTx(光纖到家庭、路邊、建筑物等)、數字環(huán)路載波(DLC)、數字用戶線路接入復用器(DSLAM)、千兆位無源光網絡(GPON) 、ADSL2+及VDSL等業(yè)務的部署。除了位于中心局(CO)的設備，業(yè)界也需要注意遠離中心局的邊緣網絡設備，后者往往也有著苛刻的保護要求。

對于這些設備而言，它們可能受到三類過載的影響。這三類過載狀況包括：

• 靜電放電: 普通人對此最為熟悉，如在干燥天氣接觸汽車時就可能遇到；這些屬于低功率浪涌。這種情況可通過持續(xù)時間短(數納秒)的波形來定義。
• 閃電浪涌: 這些屬于大功率浪涌，雷電期間電力線和電信線路所感應的極高電壓會引發(fā)這種后果。這種情況可采用中等持續(xù)時間(數十微秒)的波形來定義。
• 電力故障: 由于電信線路和電力線可能物理接近，電話線上能夠感應交流電壓。這種情況可用50 Hz或60 Hz(可長達15分鐘)波形來定義。

圖3：電信設備可能遭受的3種過載情況。

需要指出的是，浪涌等級不僅跟國家有關，還跟設備所在地點有關。不管是中心局的設備，還是用戶端設備，都需要進行保護，且每個國家或地區(qū)都可能有自己的保護標準。



圖4：常見電信保護標準。

面向這些狀況進行過壓保護的器件包括氣體放電管(GDT)、金屬氧化物壓敏電阻(MOV)、瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)和晶閘管浪涌保護器件(TSPD)等。這些器件各有特點，但TSPD綜合了導通速度快、電壓精度高和電流能力高等優(yōu)點，且不存在功率限制，對瞬時浪涌提供極佳的保護。

安森美半導體提供一系列適合電信應用的TSPD，如用于線卡保護的TVS二極管和保護電信應用中各種敏感電子電路的TSPD等。安森美半導體的NPxx系列系列的44款器件為中心局(CO)、接入端和用戶前端設備中的電信電路提供過壓保護，可防止閃電、感應和電力線交叉等情況給敏感電路帶來的潛在過壓損傷。這系列器件的應用包括調制解調器(MODEM)、住宅網關、數字用戶線路接入復用器(DSLAM)和集成語音數據(IVD)卡。

這44款新的NPxxx器件是大浪涌電流TSPD，保護電壓范圍從64到350伏(V)之間，提供額定浪涌電流為50、80和100安培(A)等不同版本。這些器件限制電壓，并將浪涌電流轉移至地。它們屬于雙向保護器件，因此能夠在一個封裝中提供兩個器件的功能，節(jié)省出電路板彌足珍貴的空間。基本上，這些器件在過壓發(fā)生時進行“消弧”將可能帶來潛在損傷的電能轉移出敏感電路或器件。一旦瞬態(tài)過壓狀況過去，這些器件就會恢復到它們正常的“關閉”或透明狀態(tài)，并且無形地在電路正常工作中發(fā)揮功能。這些TSPD沒有耗損特性，在快速瞬態(tài)情況下提供穩(wěn)定的性能特征，確保設備可靠持續(xù)地操作。

這些器件同時提供受業(yè)界青睞的5.40 mm×3.5 mm DO-214AA表面貼裝封裝(SMB)和強韌的DO-15軸向引線封裝，可靠且經濟。用作次級保護電路的一部分時，這些器件將電能轉移出受保護電路來提供過壓保護。NPxx器件獲UL497A認證，在電子應用中采用這些器件就能夠符合GR-1089-CORE、ITU K.20/K.21/K.45、IEC 61000-4-5、IEC 60950、YD/T 993、YD/T 950和YD/T 1082等不同規(guī)范的要求。

強大的電路保護技術支持和規(guī)范標準遵從性測試
安森美半導體除提供高、低能量的過壓電路保護解決方案外，還為客戶提供強大的技術支持，幫助客戶理解產品在實際環(huán)境和產品測試環(huán)境兩方面的電氣原理經驗，并指導系統(tǒng)設計人員在選擇保護解決方案時做到最好的技術指標兼顧成本考慮。

設在中國上海的新電路保護應用測試實驗室主要為手機和DSL調制解調器等便攜消費產品和電信設備提供過壓保護解決方案。這配備了最新設備的實驗室設有經驗豐富的安森美半導體工程師，他們深切了解最新的電路保護應用相關的規(guī)范要求。他們在ESD和大功率浪涌瞬態(tài)問題上的專門技術和知識, 將幫助客戶在他們正式向相關機構申請認證之前, 為其應用的電路保護作更好的評估。

安森美半導體的實驗室能進行多種ESD和浪涌事件測試來評估電子元件、子系統(tǒng)或終端產品，確定它們容易受故障和損傷的影響程度。有關測試元件和產品性能的測試結果將寫作報告，反饋給客戶，并就如何更好地符合規(guī)范標準提出意見和建議。


圖5：安森美半導體新的電路保護應用測試實驗室提供多種ESD和浪涌事件測試。

安森美半導體保護產品業(yè)務總監(jiān)Gary Straker說：“在亞太區(qū)內新設這家電路保護應用測試實驗室讓安森美半導體能夠更進一步地提供多種測試和咨詢服務給客戶。這實驗室將為那些需要處理電路保護應用相關規(guī)范標準的客戶提供幫助。亞太地區(qū)的客戶將因我們所提供的測試服務能力而節(jié)省時間和金錢，最終將使他們能更快地把產品面市。”

這電路保護應用測試實驗室能夠進行符合IEC 61000-4-4、IEC 61000-4-5、IEC 61000-4-11、ANSI/IEEE C62.41、UL 864、UL 1449、FCC Part 68、ITU Rec. K.17、K.20、K.21和K.45 Telcordia GR1089-CORE等業(yè)界規(guī)范標準的多種浪涌測試。除了廣泛的測試能力，這實驗室還協(xié)助客戶解決應用問題、設定保護器件借鑒標準、鑒定性能以及建議新保護器件等。
安森美半導體標準產品部亞太區(qū)市場營銷副總裁麥滿權說：“中國是安森美半導體發(fā)展速度最快的市場，安森美半導體將公司在全球第二家的電路保護應用測試實驗室設立在中國這一戰(zhàn)略性舉措，進一步貫徹我們對中國乃至整個亞太地區(qū)客戶的承諾。”

總結
作為全球領先的高性能電路保護半導體解決方案供應商，安森美半導體提供范圍寬廣的電路保護解決方案，其中既包括能量等級相對較低ESD保護器件(如最新具有極低鉗位電壓、極低電容和超小封裝的ESD9L平臺)，也包括能量等級相對較高的TSPD瞬態(tài)浪涌保護器件(如最新的NP系列)。此外，安森美半導體還積極幫助客戶解決他們所面臨的電路保護難題，在中國上海啟用的電路保護應用測試實驗室能夠為中國乃至亞太地區(qū)的客戶在遵從有關業(yè)界規(guī)范標準方面發(fā)揮作用，幫助客戶在將產品送至相關機構認證前就確定保護器件在故障和損傷條件下的受影響情況，再結合安森美半導體提供的意見和建議，幫助客戶更好地符合各種電路保護規(guī)范標準，進而加快產品上市進程。