中心論題：
- ESD的產(chǎn)生、測試標(biāo)準(zhǔn)
- 探討ESD受沖擊后存在不易被發(fā)現(xiàn)的問題
解決方案：
- MAXIM設(shè)計出適應(yīng)性非常強的結(jié)構(gòu)對器件提供ESD保護
- 嚴(yán)格按照步驟進行ESD測試
RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)是由電子工業(yè)協(xié)會（EIA）和電信工業(yè)協(xié)會（TIA）制定的，已廣泛應(yīng)用于低速短距離的計算機終端和外設(shè)之間的連接。RS-232標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定正負(fù)電源代表邏輯0和1，而計算機和終端內(nèi)部的高低電平來表示邏輯狀態(tài)，所以需要RS-232接口電路提供電平轉(zhuǎn)換。RS-232接口電路的關(guān)鍵特性包括可靠性，低功耗和ESD保護。MAXIM公司最早將自動關(guān)斷功能引入RS-232接口電路，把靜態(tài)功耗降低到1μA，1994年首創(chuàng)帶有±15KV靜電保護（ESD）的RS-232接口電路，隨后將這種ESD保護結(jié)構(gòu)應(yīng)用在3V供電的RS-232接口電路中。在接口電路方面MAXIM處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位，所生產(chǎn)的接口器件具備高可靠性和高品質(zhì)。下面介紹MAXIM公司在ESD保護方面的特殊優(yōu)勢和產(chǎn)品。
ESD是如何產(chǎn)生的
當(dāng)兩個物體碰撞或分離時就會產(chǎn)生靜電放電（ESD），即靜態(tài)電荷從一個物體移動到另一個物體。兩個具有不同電勢的物體之間產(chǎn)生靜態(tài)電荷的移動類似于一次很小的閃電過程，當(dāng)具有足夠高的能量時，將造成半導(dǎo)體器件的損壞。靜電放電（ESD）可能隨時發(fā)生，例如插拔電纜或人體接觸器件的I/O端口，或者是一個帶電的物體接觸半導(dǎo)體器件, 半導(dǎo)體器件觸地,以及靜電場和電磁干擾產(chǎn)生足夠高的電壓引起靜電放電。ESD可損壞與之相連的接口器件，這種故障將導(dǎo)致較高的維修費用并降低產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量。
為了保護I/O口，使之免受ESD的沖擊，傳統(tǒng)的解決方案是使用昂貴的外部保護器件，如TransZorbsTM，正是認(rèn)識到對廉價ESD保護方案的市場需求，MAXIM研制開發(fā)了能夠嚴(yán)格滿足ESD測試標(biāo)準(zhǔn)的接口芯片。
ESD保護的測試標(biāo)準(zhǔn)
歐洲共同體所規(guī)定的ESD保護有其嚴(yán)格的測試標(biāo)準(zhǔn)，從1996年1月已經(jīng)開始實行，這些標(biāo)準(zhǔn)包括：
• 對于正常工作方式下ESD結(jié)構(gòu)必須完全透明
• ESD過程中不能發(fā)生閉鎖現(xiàn)象
• 必須通過所有相關(guān)ESD測試標(biāo)準(zhǔn)：
±15kV ESD人體模式測試標(biāo)準(zhǔn)
±8kV ESD IEC 1000-4-2接觸放電模式測試標(biāo)準(zhǔn)
±15kV ESD IEC 1000-4-2空氣間隙放電模式測試標(biāo)準(zhǔn)
±4kV ESD IEC 1000-4-4電氣快速瞬變/猝發(fā)模式測試標(biāo)準(zhǔn)其中，IEC 1000-4-2與±15kV
人體模式測試標(biāo)準(zhǔn)之間的主要差別在于峰值電流,相同電壓下，IEC 1000-4-2沖擊的吸收電流要比人體模式高出5倍以上。±4kV ESDIEC 1000-4-4電氣快速瞬變/猝發(fā)模式測試標(biāo)準(zhǔn)是模擬產(chǎn)生開關(guān)和繼電器的電弧放電結(jié)果。MAXIM器件可提供±4kV的保護——兩倍于IEC 1000-4-4標(biāo)準(zhǔn)的±2kV指標(biāo)。
ESD沖擊后可能存在不易被發(fā)現(xiàn)的問題
RS-232接口電路中的ESD保護結(jié)構(gòu)不僅要通過以上的測試標(biāo)準(zhǔn)，而且需保證通過實際檢測時不發(fā)生交調(diào)和反向驅(qū)動，一般用戶和IEC測試機構(gòu)使用傳統(tǒng)的“環(huán)路反饋方法”和“插入方法”進行測試，通常檢測不出這兩個問題。
1）RS-232接口電路中接收器對發(fā)送器產(chǎn)生交調(diào)
同類產(chǎn)品RS-232接口電路中的ESD保護結(jié)構(gòu)可能對某種波形的ESD或某個ESD沖擊電壓失效，經(jīng)過ESD沖擊后造成接收器輸入端和發(fā)送器輸出端之間形成通路，從而導(dǎo)致接收器對發(fā)送器產(chǎn)生交調(diào)（圖一）。如果RS-232接口電路中有關(guān)斷電路，那么關(guān)斷期間經(jīng)過ESD沖擊后更容易產(chǎn)生交調(diào)。產(chǎn)生交調(diào)后將導(dǎo)致通信失敗，而且即使關(guān)斷工作狀態(tài)下發(fā)送器仍有輸出，導(dǎo)致關(guān)斷失效，使對方RS-232處在接收狀態(tài)。
2）RS-232接口電路對電源產(chǎn)生反向驅(qū)動
某些RS-232接口電路中的ESD保護結(jié)構(gòu)經(jīng)過ESD沖擊后可能在輸入端與供電電源Vcc之間形成電流通路（圖二），對其供電電源產(chǎn)生反向驅(qū)動。如果供電電源沒有吸入電流的能力，將導(dǎo)致電源電壓Vcc的增加，從而損壞RS-232接口電路和系統(tǒng)內(nèi)的其它電路。
MAXIM公司ESD保護技術(shù)的優(yōu)勢
在現(xiàn)實世界中，ESD所產(chǎn)生的波形可能是各種各樣的，不管是何種波形，MAXIM的工程師設(shè)計出了適應(yīng)性非常強的結(jié)構(gòu)對器件提供ESD保護。因為每個器件的ESD門限不同，每個器件在正常工作狀態(tài)、關(guān)斷狀態(tài)和斷電狀態(tài)的ESD門限不同，所以MAXIM公司嚴(yán)格按照如下步驟進行測試：
1）從00V開始，每次增加500V對每個器件都用不同極性的電壓沖擊10次。
2）每次沖擊后，檢查電源電流以確保器件沒有閉鎖，檢查發(fā)送器和接收器是否工作正常。
3）重復(fù)上述步驟，直到器件損壞或達(dá)到ESD測試者的限制要求。
4）用人體方式、IEC 1000-4-2接觸放電、IEC 1000-4-2空氣隙放電以及IEC 1000-4-4 快速/瞬變/脈沖重復(fù)上述步驟。
5）分別在正常工作狀態(tài)，關(guān)斷狀態(tài)和斷電狀態(tài)下重復(fù)測試。
