ESD保护电路的几种方法

ESD的产生是当两个物体碰撞或者分离时产生的，也就是静态电荷从一个物体移动到另一个物体。所以介质隔离是ESD最有效的保护，也就是把内部电路和外界用绝缘介质隔离开。比如说用1mm厚的普通塑料，如PVC聚酯或ABS能够保护8KV的ESD。但是实际的介质不可能没有间隙和接缝的，所以材料间隙距离是非常重要的。LCD显示屏和触摸屏等都有很厚的边角，要用12mm来隔离内部电路。

ESD静电保护的第二个有效方法是屏蔽，防止大的ESD电流冲击内部电路。当ESD冲击金属屏蔽外壳时，最初的几毫秒会比保护地电压高出许多，屏蔽外壳电压也会随着ESD电荷的转移而下降，所以最初的几毫秒内会对内部电路产生二次ESD冲击，因此仅仅使用外部屏蔽是不够的。而是要共地内部电路与屏蔽外壳，或者把内部电路进行介质隔离（电气隔离也是一种抑制ESD冲击的有效方法），PCB板上安装光耦和变压器，虽然ESD的冲击不能完全消除，但是结合介质隔离和屏蔽可以很好的抑制ESD的冲击。光耦和变压器尤其适合电源部分，信号通路最好的隔离是光纤无线和红外线方式。

信号通路上的另一种保护方法是在每条信号线上外加阻容元件串联电阻，能够限制尖峰电流，并联到地的电容则能限制瞬间的尖峰电压。这样做的成本低，但是防护能力有限。ESD的破坏力在一定程度上得到抑制，但依然存在。因为阻容元件并不能降低尖峰电压的峰值，仅仅是减少了电压上升的斜率。而且阻容元件还会引起信号失真，以致限制了通讯电缆的长度，和通讯速率外接的电阻/电容也增加了电路板面积。

另一种广泛使用的技术是外加电压瞬变抑制器。二极管这种防护非常有效，但仍有一些缺点。外加器件仍会增加电路板面积，防护器件的电容效应会增加，信号线的等效电容成本较高，二极管价格较贵，大约25 美分/。每个典型的3发/5收的COM端口需要8个二极管，费用高达$2。一种有效的方法是采用内部集成ESD防护功能的串行接口器件，这种器件比普通无防护功能的器件价格要贵，但增加的费用比起外加防护二极管的费用要低。内部集成的ESD防护电路不会增加任何输入输出管脚的等效电容，也节省了电路板面积。