智能手机充电装置EOS与ESD防护方案_产品新知 - 我爱研发网_52RD.com - R&D大本营
& 智能手机充电装置EOS与ESD防护方案
智能手机充电装置EOS与ESD防护方案
　日　晶焱科技　　　　　　　　　　　　参与：3人　
　　&&&&& 随着半导体科技的进步，手机的功能变得日渐强大，从最早1G模拟式移动电话，演变到今日具有多功能的4G智能手机；手机已深入人们的日常生活中，成为现代人不可或缺的电子用品之一。早期各家手机制造商的充电装置规格不一，手机充电器因消费者替换手机变成为污染环境的电子垃圾。基于环保的考虑，标准化机构--第三代合作伙伴计划(3GPP, 3rd Generation Partnership Project)开始积极推动全球手机充电器标准化；欧盟会议于2015年通过一项立法草案，欧盟地区从2017年起统一手机的充电器规格，以Micro USB为手机充电器的标准接口。
　　以Android系统的智能手机为例，智能手机的Micro USB Vbus充电电压为5V，最大输出电流为1.5A；随着大容量手机用电池问世，现有充电规格将无法满足用户未来的需求。着眼于此，业界开始发展手机快速充电技术，所谓的快速充电就是利用提升电流与电压的方式达到缩短充电时间的充电方式，手机快速充电规格目前主要分为高通Quick Charge及联发科Pump Express。以高通Quick Charge 2.0快速充电技术为例，透过支持5V、9V、12V和20V四种电压(adapter with Class B)及最大2A充电电流，可以快速将手机电池充满，缩短充电时间。快速充电要发挥功效是在手机端与充电设备达成快速充电协议后才能运作，若使用非支持Quick Charge 2.0的高电压充电器，而采用广泛使用的USB 2.0和USB 3.0来充电，将无法发挥Quick Charge 2.0的快速充电功能。
　　无论是哪一种充电规格，用户在对USB接口(connector)做插拔的过程中，容易引起Vbus电源间的EOS (electrical over stress)突波噪声，这种EOS突波噪声频率不会很高(属低频噪声)但是能量却很大，容易引起超出IC芯片(IC chip)或电子组件的最大操作电压或电流规格值，造成IC芯片或电子组件毁损。手机设计制造商为了避免EOS突波对产品特性与质量造成不良的影响，在USB的Vbus与电池电极Vbat放置具有高雷击(surge)规格的TVS保护组件来保护内部IC芯片与电子组件。
　　界面在插拔的过程中，除了有EOS的突波噪声，也会出现ESD (Electrostatic Discharge)突波噪声，与EOS相比较，ESD突波噪声频率很高但能量比较小，容易造成IC芯片或电子组件的电气规格参数飘移，发生所谓的潜在性破坏(latent damage)，影响IC芯片或电子组件的可靠度与使用寿命。ESD突波除了在USB的Vbus电源间会发生外，USB的D+/D-讯号端在插拔的过中，也很容易受到ESD突波的威胁。因此，手机设计制造商除了在USB的Vbus放置保护组件外，也会放置TVS保护组件来保护USB的D+/D-不会受到ESD突波的破坏。
　　图一是晶焱科技针对智能手机Micro USB接口与电池提供一套完整的EOS与ESD防护方案。在图一中，AZ3105-01F用于电池的Vbat端点提供EOS防护，AZ3105-01F的雷击测试规格为80A (IEC ，tp = 8/20ms)，可以有效保护电池不会受到EOS突波噪声的影响;针对支持Quick Charge 2.0快速充电功能的USB Vbus EOS防护，晶焱科技提供AZ4507-01F / AZ4510-01F / AZ4512-01F / AZ4520-01F等TVS组件，让手机设计者可针对应用在不同快充电压规格的USB Vbus，选用适合的TVS组件；应用于Vbat与USB Vbus EOS保护的TVS ESD规格均为+/-30kV。因此，除了可以提供Vbat与USB Vbus的EOS保护外，也可以提供有效的ESD防护。
　　对于USB D+/D-的EOS/ESD防护建议采用AZ5213-02F，AZ5213-02F的负载电容值大小约为0.5pF，不会影响USB D+/D-讯号的传输讯号。由于USB3.0的传输规格已渐渐普及于PC、NB等装置，部分手机设计制造业者开始评估将目前智能手机的Micro USB提升到USB3.0的传输规格。针对USB3.0的SSTX/SSRX等高速讯号接脚的EOS/ESD防护方案，晶焱科技建议采用AZ5313-02F，AZ5313-02F的负载电容值大小约为0.35pF，不会影响SSTX/SSRX等高速讯号接脚的传输讯号。
　　晶焱科技针对本方案所建议的TVS组件除了有高ESD与Surge规格外，所有的TVS组件均采用DFN封装，具有低封装高度与节省布局空间的优点，满足智能手机轻、薄设计的需求。晶焱科技所提供的TVS组件电气特性与封装尺寸规格均详列于表一。
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已有0位网友发表了看法　
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精彩评论 Comment
52RD网友：2年之前就有人预测,按照魅族的商业操作模式,魅族的结局是必死无疑!
现在看来所言非虚:
针对国内市场而言: 低端市场已经被小米击…BBnewbie：-----CPU芯片的设计和生产是分开的，现在只有一部分厂商，如 Intel、AMD、三星和华为有自己的芯片产线外，其他很多厂商都是采用代工的形…52RD网友：唉，能说点啥呢，荣耀7的5.2寸屏用3000上下容量的电池对我这种一天没几个电话的人偶尔看看新闻都坚持不了一整天，你现在5.5寸的屏，用270…w：人家的这种测试方法肯定是在极端情况下啊，无线通信的测试，测试OTA，也是在暗室情况，屏蔽了外界信号的情况下进行的测试呀，最大化天线…52RD网友：大公司毛病，中国要多成长一些小公司，减少管理人员，无效管理。
真正有活力的是小公司，ARM有多少人？靠ARM授权公司，有多少大公司？
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特别推荐 RecommendESD/EOS，才是电子电路的护法英雄
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ESD/EOS，才是电子电路的护法英雄
　　随着电子产品迅速走向随身使用化、功能强大化与低功耗化，半导体技术的持续微缩就没有停止的可能性。然而，这样的演变趋势造就了电子产品&使用可靠性的设计工作&重要性和电子产品&功能的设计工作&本身一样重要。本文引用地址：
　　这是因为外在的暂态杂讯干扰能量变得很容易进入电子产品内部，加上电子产品内部的晶片零组件因半导体微缩而变得十分孱弱，从而导致电子产品本身的正常运作就变得易于受到干扰与破坏。
　　Silicon Labs执行长Tyson Tuttle
　　而在电子产品&使用可靠性的设计工作&中，防止静电放电()与过电压()轰击所造成的影响与破坏则是设计重心，因为这两项暂态杂讯已经成为现今电子产品的主要杀手了。
　　因此，我们可以预见的是，2016年的电子产品仰赖/保护元件提供有效保护功能的依赖程度将会比2015年更深。另一方面，对于/保护元件的选择也会完全采用与IC一样的矽制程所设计制作的元件，如瞬态电压抑制二极体阵列(TVS array)，因为这样才能提供与系统功能晶片一样电性属性的保护规格。
　　换言之，以IC设计技术所开发的ESD/EOS保护元件将是2016年的保护IC主角。举例而言，一个工作电压是1.5V的系统，如果不选择以IC设计技术所设计出的ESD/EOS保护元件，则选择的其他保护元件如果不是由于箝制电压太高而无保护效果&&如压敏电阻(Varistor)，就是箝制电压够低但漏电太高而影响系统正常工作&&如齐纳二极体(Zener diode)。
　　而利用IC设计技术开发ESD/EOS保护元件的好处，就是其电性设计存在很大的设计空间，无论是元件的导通电压从1V到200V、元件的箝制电压适用于0.9V到100V工作电压的系统以及元件的寄生电容从0.1pF到100pF等都可以设计出来，完全不受材料本身的特性所限制，这样才能为系统设计者提供一个有效工具来完成其产品的&使用可靠度的设计工作&。
　　在下一个杀手级应用出现以前，预计即将出现在2016年电子产品市场且吸引消费者关注的重点将包括产品的&使用可靠度&这一项，促使系统设计与制造者更加强化其产品的&使用可靠度设计&，并进一步促使ESD/EOS保护元件得更加普及化。
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我来说两句……
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高压乱用ggnmos有良率风险，具体就不多说了
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& & 这个有点吓人啊，能不能再说的详细点？
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XUE XI LE.
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dingg这个能具体说说吗，有疑问，谢谢
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银河水晶 发表于
& & find some paper
高压GGNMOS
组件具有两段式的骤回崩溃特
高压 GGNMOS 组件在第一段的触发电压(Trigger Voltage)为 27.2 V
(在DC 的量测下是 52 V)，其在第二段的持有电压约为 7 V。
高压 GGNMOS 组件在信道宽度是 200µm 下，其 It2 为 2.7 A。
如图三所示，
高压 SCR 组件具有非常低的持有电压且非常高的静电放电耐受度
高压 SCR 组件的持有电压约为 4 V 且在通
道宽度是 200-µm 下，其 It2 超过 6 A。如图四所示，
高压 FOD 组件结构是利用NBL(N+ Buried Layer)层使得 FOD 组件与共享的 P 型基体隔绝。
高压 FOD 组件的触发电压为 19.7 V (在 DC 的量测下是 50 V)且持有电压约为 16 V。
高压 FOD 组件在信道宽度是 200-µm 下，其 It2 为 0.5 A。
组件的触发电压在 DC 与 TLP 量测下有明显的差异，
其原因是在 TLP 的量测中，脉冲注入点的寄生电容所造成的瞬时耦合效应
(Transient-Coupling Effect)，这将使得使用 TLP 所量测组件的触发电压明显降低。
如图五所示，高压 GDPMOS 组件并没有骤回崩溃的特性，其持有电压超过 40 V。
此外，高压 GDPMOS 组件在信道宽度是 200-µm 下，其 It2 只有 0.06 A。
由于具有非常差的静电放电耐受度，
高压 PMOS 组件并不适合作高压集成电路的静电放电防护组件
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不错，如果有插图就更好了，谢谢
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用户版块帖子
你知道什么是ESD?什么是EOS? ~~~~
UID：602064
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M币6119专家4
本帖被 mydigit 从 MyDigit学堂 移动到本区()
什么是ESD?ESD 是Electrostatic Stress Discharge的缩写，即静电释放什么是EOS?EOS是Electrostatic Over Stress的缩写 ，即电气过载ESD和EOS的区别：根据静电持续时间（或释放时间）可以分为ESD/EOS在1us个时间的为EOS谁给加点专家值啊   好久没有生专家了
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M币10704专家6
EOS我还以为是佳能的单反呢！
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M币480专家1
学习 明白了
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M币379专家2
呵呵 长知识了 谢谢分享&&你专家比我还高呢
UID：782501
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M币91专家0
我是来长知识的
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M币949专家28
呵呵 EOS 我刚看也以为是单反
UID：762485
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M币24专家60
引用第1楼wxmaxi于 18:27发表的&&:EOS我还以为是佳能的单反呢！ [表情]&&同感
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M币12专家3
谢谢，现在知道这两个缩写的意思了。
UID：133107
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M币4017专家12
專家不是靠轉帖的當然你有錢“淫”，另計除非是你自己親身的總結，實踐，心得才有真正的專家
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M币1142专家4
学习了，谢谢
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