虽然说现在的电子设备带SD卡槽的少了,但对于功能机时代(诺基亚)基本都是带SD卡槽的。
那在SD卡电路中,为什么要加ESD管?ESD管又该如何选型?
如下图1所示:
图1
图1所示的SD卡实物就是下图所示:
我们先简单的过一遍图1中SD卡各个管脚的定义:
(1)SDC0-D0~D3:数据传输引脚
(2)SDC0-CMD:命令传输引脚,用于SD卡的命令传输
(3)SDC0-CLK:时钟传输引脚,提供时钟信号以同步传输的数据
(4)SDC0-DET:卡检测管脚,用于检测SD卡槽是否有插入SD
剩下的VDD,GND和VSS就是SD卡的电源管脚。
图1中的ESD5451N就是ESD管。
首先要明白ESD管是什么?
说白了就是静电保护管,也叫瞬态电压抑制二极管。
我们都知道,人体是会产生静电的,特别是冬天干燥的时候,人体的静电是非常恐怖的,那这些静电如果直接打到电子元器件上,对器件的损伤是致命的,所以很多流水线作业都是要求员工带静电手环的。
所以ESD管的作用就是削弱这些静电,从而起到保护后端器件的作用。
一般来说,电子产品中人体经常接触到的地方都是需要加ESD管的,比如:USB,HDMI,DEP,SD卡槽,SIM卡槽等等。
那其实我们可以借助TVS管的工作原理来理解ESD管的工作原理,如下图所示:
当系统正常工作时(也就是没受到静电干扰时),ESD管处于高阻态,ESD管是不起任何作用的(结电容的影响暂时忽略)
当系统受到静电干扰时,且电压超过ESD管的击穿电压(VBR)时,ESD管由高阻态转成低阻态,并迅速的把电流导入到GND。
ESD管选型中一般需要考虑以下几个方面:
(1)最为关键的一个参数,就是ESD管的VRWM(反向截止电压)要大于信号线上的最大工作电压。
(2)ESD管的防护等级要高于产品本身要求的防护等级,一般最为常用的国际标准为国际电工委员会(IEC)发布的IEC 61000-4-2,属于日常接触等级,一般来说分为4个等级。
ESD规格书中一般都会直接标明等级
(3)根据信号线的速率来选择低结电容Cj的ESD管,这个Cj其实就是ESD管的寄生电容,是无法避免的,而这个Cj会直接影响到波形的上升沿和下降沿的速度。
在ESD管的规格书中也会给出Cj的大小
一般的接口选型建议
(4)根据信号的极性来选择ESD管的类型,ESD管分为单向和双向两种,一般的直流信号用单向的ESD管,交流信号用双向ESD管。
(5)脉冲峰值电流(IPP)和最大钳位电压(VC),其中VC就是在脉冲峰值电流下ESD管两端测得的电压,钳位电压(VC)要大于被保护芯片所能承受的最大峰值电压,理论上VC越低保护效果越好。
以上就是最为关键的几个参数,其余的像动态电阻(RDYN),反向电流(IR)等在一些场合也是需要考虑的。
那在PCB布局中,特别是接口,ESD管一定要靠近接口放置,且PCB走线时,接口的信号首先要先经过ESD管再给到后端。
好了,这章就先写到这吧!