谁伤害了你的硬件？剖析静电放电现象

3.接口电路中植入ESD保护器

    芯片是最容易被ESD损坏的器件，因此成为电脑中的重点保护对象。而接口电路位于板卡电路的外围，是抵御ESD的一道防线。在电脑 的各个接口处接入ESD防护器件，使静电在防护器件上释放掉，可避免静电向电路板的纵深区域侵入。

    接口电路中最简易的防静电措施是：在线路中串联一个低阻值的电阻，以限制ESD的电流，或在信号线与地线之间接入一个小电容，给 ESD电流提供通路。不过这些措施会对信号产生衰减和延迟，不利于信号传输。近几年生产的主板中，在键盘、鼠标的PS/2接口以及RS－232C串 口和IEEE 1284A并口等低速端口中，多采用内嵌防静电功能的数据收发芯片(图5)。接口芯片中内嵌的ESD保护电路，是利用寄生电路实现的。当ESD作用时，寄生电路被触发，泄放ESD电流或箝位ESD电压，达到保护目的。

图5 内嵌防静电功能的收发芯片

    对于高速的USB和IEEE 1394热插拔接口，因为引脚较少，通常接入TVS(Transient Voltage Suppresser，瞬态电压抑制器)(图6)和 MLV(Multi-Layer Varistor，多层变阻器)等新型ESD保护器。TVS器件内通常含有若干个TVS二极管、具有多路保护作用的微型贴片元件，常见的封装形式有 SOT23和SC-70两种，最新产品有Semtech公司的MicroClamp TVS，Microsemi公司的USB50403C等。TVS能够迅速地将ESD故障电流放电到接地端，而且其漏电流和结电容都很低，响应时间也很短(1ns左右 )，是高速数据通路中理想的选择，在电脑主板及各种USB设备中获得广泛应用。

图6 USB接口中的TVS保护电路

    ESD保护器虽然有多种类型，但每一种都具有“自恢复”特性，都应经得住多次放电的考验。俗话说，千里之堤，溃于蚁穴。在电脑设 计和制造过程中，从EMC设计到元器件筛选，从流片焊接到整机装配，不管哪个环节出了问题，都会带来防静电性能的缺陷。因此，样机设计阶 段要利用好ESD测试这个查漏手段，及时发现设计漏洞，电脑整机进入包装箱前，也应按照相关标准严格测试，防止把问题产品销售出去。本文 开头提到的i865主板连续烧毁南桥芯片的质量事故，如果主板制造商进行过ESD测试，这种糟糕的事情大概就可以避免了。