单片机TVS/ESD二极管防护

TVS 瞬态电压抑制二极管Transient Voltage Suppressor

ESD 静电释放二极管 Electro-Static discharge

这两种本质上都是二极管。都是利用了二极管正向导通、反向截止的特性。二极管在反向截止截止条件下，如果电压继续增大，将会引发雪崩，使得二极管由截止变为短路。

TVS一般用于低压大电流防护，例如为了保护单片机的5V输入，可以使用一个截止电压为5.5V的TVS来保护，一旦用户不小心给单片机插上了一个12V电源，那么单片机板子上的TVS将会把12V电源的正极通过雪崩直接短路到，从而保护单片机不受损害。

ESD一般用于高压小电流防护，例如人体静电，电压可达10KV，但是电流极小。ESD一般用于保护会与人体直接接触的插头，例如USB、串口的TX/RX等。

下面看一个经典型号RCLAMP0524，这是一个单向4路ESD芯片。

上图中共有9个二极管，真正起ESD作用的只有中间那个，它的符号和其余8个不同，其余8个就是普通二极管。1、2、3、4引脚上一旦出现10KV高压，ESD二极管就会短路，这样就可以把1234上的高压泄放到3、8引脚上，也即GND上。

ESD的选型：参考链接：ESD器件保护原理及选型

在ESD器件选型时寄生电容可以根据应用接口选择，如下图

 

ESD器件选型步骤

1.计算接口信号幅值的范围来确定ESD器件的工作电压；

2.根据信号类型决定使用单向或者双向ESD器件;

3.根据信号速率决定该接口能承受的最大寄生电容；

4.根据电路系统的最大承受电压冲击，选择适合的钳位电压；

5.确保ESD器件可达到或超过IEC 61000-4-2 level4。

例如USB2.0接口保护电路：