前言

靜電放電 (ESD) 是一種持續(xù)時間非常短的不受控制的高壓尖峰，初中就學過的關(guān)于ESD的一個常見例子是人走過地毯時，地毯上會積累電荷，也就是摩擦生電，又或者冬天我們摸門把手會被電到也是靜電在作妖。ESD電壓峰值可達數(shù)萬伏，這么高的電壓，可能會對電路造成嚴重損壞，特別是當前半導體發(fā)展的規(guī)律是符合摩爾定律的預測，晶體管尺寸越來越小，耐壓越來越低，隨之而來ESD防護也是重中之重。

我們常規(guī)用于ESD防護的器件一般有電容，TVS二極管，壓敏電阻等，今天詳細介紹一下MLCC陶瓷電容用于ESD保護電路時，詳細的選型過程。

選型過程

1.ESD標準

IEC 61000-4-2：國際電工委員會（IEC）發(fā)布的一項國際標準，規(guī)定了靜電放電（ESD）抗擾度的測試方法。該標準適用于電子電氣設(shè)備、部件和組件，包括家用電器、工業(yè)控制設(shè)備、信息技術(shù)設(shè)備等。

GB/T 17626.2：這是中國國家標準，你可以理解成等同于IEC 61000-4-2就行。

ANSI/ESD S20.20：這是美國國家標準學會（ANSI）發(fā)布的一項標準，規(guī)定了靜電控制程序和要求。該標準適用于電子工業(yè)，包括電子設(shè)備制造、測試、運輸和存儲等環(huán)節(jié)。

ISO 10605：這是國際標準化組織（ISO）發(fā)布的一項國際標準，規(guī)定了靜電放電（ESD）測試方法。該標準適用于各種材料和產(chǎn)品的ESD測試。

用的比較多的就是第一個IEC的標準IEC 61000-4-2，在本公眾號內(nèi)回復：ESD標準，即可得到IEC 61000-4-2標準PDF全文，IEC定義的靜電放電模型如下：

2.選型計算

使用電容進行ESD防護的理論基礎(chǔ)是電荷守恒定律。我們可以把靜電源理解成一個儲存了大量電荷的電容，當IC和儲存了電荷且電壓較高電容并聯(lián)時，過高的電壓會擊穿IC，但是如果我們在IC之前再加一個保護電容，由于電容電壓不能突變，儲存了電荷且電壓較高電容就會先向保護電容放電，那么會放多少電呢？這里就用到電荷守恒定律了。

以上圖為例，Cx電容兩端的電壓就等于：

從這個公式可以看出Cx上的電壓有多大，取決于Cx電容和Co電容的比值，也就是說Cx電容越大，Vx電壓就越小，那么我們的IC也就越安全。假定，Co=1nF，Cx=99nF，ESD放電峰值電壓8KV，那么Vx電壓最大為80V，這就意味著在端口放置99nF的電容能將8kV的靜電電壓削減到80V，如果想更低，那么加大電容量即可，但是需要注意加大電容量對于高頻信號線通信速率會有影響。

但是電容容量會受到很多因素影響，比如直流電壓降額，交流電壓降額，溫度等因素影響，可以參考這篇文章的說明：硬件工程師面試遇到的難題，電容容值的worse case你會計算嗎？。所以我們需要確保電容容值不能太大影響通信速率，也不能太小，導致保護電壓過高。