誰傷害了你的硬件？剖析靜電放電現象

3.接口電路中植入ESD保護器

    芯片是最容易被ESD損壞的器件，因此成為電腦中的重點保護對象。而接口電路位于板卡電路的外圍，是抵御ESD的一道防線。在電腦 的各個接口處接入ESD防護器件，使靜電在防護器件上釋放掉，可避免靜電向電路板的縱深區域侵入。

    接口電路中最簡易的防靜電措施是：在線路中串聯一個低阻值的電阻，以限制ESD的電流，或在信號線與地線之間接入一個小電容，給 ESD電流提供通路。不過這些措施會對信號產生衰減和延遲，不利于信號傳輸。近幾年生產的主板中，在鍵盤、鼠標的PS/2接口以及RS－232C串 口和IEEE 1284A并口等低速端口中，多采用內嵌防靜電功能的數據收發芯片(圖5)。接口芯片中內嵌的ESD保護電路，是利用寄生電路實現的。當ESD作用時，寄生電路被觸發，泄放ESD電流或箝位ESD電壓，達到保護目的。

圖5 內嵌防靜電功能的收發芯片

    對于高速的USB和IEEE 1394熱插拔接口，因為引腳較少，通常接入TVS(Transient Voltage Suppresser，瞬態電壓抑制器)(圖6)和 MLV(Multi-Layer Varistor，多層變阻器)等新型ESD保護器。TVS器件內通常含有若干個TVS二極管、具有多路保護作用的微型貼片元件，常見的封裝形式有 SOT23和SC-70兩種，最新產品有Semtech公司的MicroClamp TVS，Microsemi公司的USB50403C等。TVS能夠迅速地將ESD故障電流放電到接地端，而且其漏電流和結電容都很低，響應時間也很短(1ns左右 )，是高速數據通路中理想的選擇，在電腦主板及各種USB設備中獲得廣泛應用。

圖6 USB接口中的TVS保護電路

    ESD保護器雖然有多種類型，但每一種都具有“自恢復”特性，都應經得住多次放電的考驗。俗話說，千里之堤，潰于蟻穴。在電腦設 計和制造過程中，從EMC設計到元器件篩選，從流片焊接到整機裝配，不管哪個環節出了問題，都會帶來防靜電性能的缺陷。因此，樣機設計階 段要利用好ESD測試這個查漏手段，及時發現設計漏洞，電腦整機進入包裝箱前，也應按照相關標準嚴格測試，防止把問題產品銷售出去。本文 開頭提到的i865主板連續燒毀南橋芯片的質量事故，如果主板制造商進行過ESD測試，這種糟糕的事情大概就可以避免了。