為何傳統(tǒng)ESD保護(hù)方式毀了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品體驗(yàn)?
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“雙二極管”是IC片上與片外最常見的ESD保護(hù)方法之一。該方法易于實(shí)現(xiàn),占用面積最小,寄生電容小,漏電流也低,優(yōu)點(diǎn)很多。
但是,對于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,“雙二極管”方法卻有弊端。特別是接到VDD的“上二極管”,會影響到物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品電路的功能。“雙二極管”ESD保護(hù)方法的局限主要有三點(diǎn)。
雙二極管式ESD保護(hù)
傳感器接口的電壓不同于IC供電電壓
有些物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中傳感器或致動器(actuator)接口的信號處理電路比較特殊,這些接口電路的電壓有可能會超過IC供電電壓。當(dāng)信號電壓高于VDD加二極管導(dǎo)通電壓時(shí),二極管會正向?qū)ǎ◤慕涌趐ad向VDD方向?qū)ǎ?,從而產(chǎn)生從傳感器到VDD的通路,引入電源噪聲。
開漏電路(open drain)連接IC之間的通信
很多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中,都有多顆IC共享一個通信通道的案例。I2C就是這樣一種常見的傳感器通信接口。由飛利浦發(fā)明的I2C是一種多主、多從的單端串行總線。由于I2C通信只需要兩根線,所以成本很低。I2C通信適應(yīng)性非常廣,連到I2C總線上的IC供電電壓不同(例如3.3V、5V或1.8V)或者部分IC不供電,都不會影響I2C通信。
但是如果在I2C的兩根信號SDA與SCL上加入連接到VDD的二極管做ESD保護(hù),就需要使連接到I2C的所有IC都供電,并且供電電壓也要相同,否則相互之間就不能通信。
SoC子系統(tǒng)需要進(jìn)入休眠狀態(tài)
通常情況,為了減少總漏電流,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)只有一小部分始終處于工作狀態(tài),其他電路大部分時(shí)間是關(guān)閉的,整個系統(tǒng)只在新數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)才會工作一小段時(shí)間。
但傳統(tǒng)的“雙二極管”式ESD保護(hù)方法可能會讓漏電流加大。因?yàn)榧釉贗O上的電壓可能會喚醒部分應(yīng)該休眠的功能模塊。SoC內(nèi)部的ESD保護(hù)電路一樣會遇到類似的問題,芯片內(nèi)部不同區(qū)域之間通信時(shí),IC設(shè)計(jì)工程師會習(xí)慣性地加上雙二極管來保護(hù)內(nèi)部電路。如果沒有ESD保護(hù),芯片內(nèi)部的敏感電路被打壞的可能性大幅增加,但是如果SoC中的子系統(tǒng)需要休眠,那么IC設(shè)計(jì)工程師需要考慮其他的ESD保護(hù)方法。
(審核編輯: 滄海一土)
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