近場(chǎng)通信NFC設(shè)備接口靜電保護(hù)TVS/ESD二極管選選型

Near Field Communication，簡(jiǎn)稱：NFC，中文名稱：近場(chǎng)通信，是一種短距離高頻的無(wú)線電技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)近距離無(wú)線通訊和數(shù)據(jù)交換，是由非接觸式射頻識(shí)別(RFID)及互連互通技術(shù)整合演變而來(lái)的。NFC設(shè)備是一種方便、快捷的無(wú)線通訊技術(shù)，可以為用戶提供更加便利的生活體驗(yàn)，并為企業(yè)提供更多的商業(yè)機(jī)會(huì)。使用了NFC技術(shù)的設(shè)備(例如移動(dòng)電話)可以在彼此靠近的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，利用移動(dòng)終端可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付、電子票務(wù)、門禁、移動(dòng)身份識(shí)別、防偽等應(yīng)用。

近場(chǎng)通信NFC

值得一提的是，近場(chǎng)通信NFC設(shè)備接口的ESD靜電放電浪涌保護(hù)非常重要，因?yàn)镋SD靜電放電浪涌會(huì)對(duì)NFC設(shè)備運(yùn)行帶來(lái)不利的影響，甚至導(dǎo)致設(shè)備損壞。在近場(chǎng)通信NFC設(shè)備接口中，電荷會(huì)在設(shè)備的金屬部件上積累，并在接口周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，容易引起靜電浪涌。保護(hù)近場(chǎng)通信NFC設(shè)備接口免受靜電放電浪涌威脅和損壞的方法有很多，其中選用TVS/ESD二極管來(lái)做靜電防護(hù)最常見(jiàn)，也是最有效、性價(jià)比高的方案。那么，近場(chǎng)通信NFC設(shè)備接口靜電保護(hù)選什么型號(hào)的TVS/ESD二極管好呢?

工程師在解決HDMI(多媒體接口)的高速TMDS(信號(hào)通道)線路靜電保護(hù)問(wèn)題時(shí)，良好的ESD保護(hù)方案必不可少。由于HDMI 1.3的速度快，而且越來(lái)越多的設(shè)備采用多個(gè)HDMI接口，所以對(duì)ESD保護(hù)方案提出了一些新要求。首先，低電容ESD保護(hù)對(duì)于高速條件下保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性非常關(guān)鍵。

其次，多個(gè)HDMI端口限制了器件和布線的空間選擇，同時(shí)還要考慮它們相互間的影響，這要求保護(hù)器件的封裝尺寸要小。最后，價(jià)格也是一個(gè)重要的考慮因素。為滿足既能有效進(jìn)行ESD保護(hù)，又不影響高速信號(hào)傳輸?shù)囊?，深圳市阿賽姆科技有限公司推出了ESD器件。

該器件的電容極低、漏電流極小、ESD防護(hù)快速有效，而且價(jià)格低于低電容硅器件。因此，在高速數(shù)據(jù)傳輸條件下，ESD器件擁有更佳的保護(hù)應(yīng)用特性，已成功應(yīng)用于HDMI 1.3和USB2.0等多種高速接口電路

ESD抑制器的布局布線

為了實(shí)現(xiàn)良好的ESD保護(hù)，ESD抑制器布局布線也非常有講究。簡(jiǎn)單地講，應(yīng)把ESD抑制器直接放置在連接器的后面。ESD抑制器應(yīng)該是第一個(gè)遭遇ESD瞬變的板級(jí)元件。然后，在實(shí)際可行的情況下，任何需要保護(hù)的芯片均應(yīng)盡可能地遠(yuǎn)離ESD抑制器，以減輕IC所承受的ESD應(yīng)力。

ESD器件安裝位置的相對(duì)優(yōu)先級(jí)

ESD器件安裝位置的相對(duì)優(yōu)先級(jí)，按從高到低的順序排列如下：設(shè)置于作為系統(tǒng)屏蔽(機(jī)殼)中的入口的連接器的內(nèi)部;安放于電路板跡線與連接器插腳相互作用的位置;放置于電路板上緊挨在連接器后面的位置;位于可以高效耦合至I/O線路的性能穩(wěn)定且未受保護(hù)的傳輸線路;設(shè)置于數(shù)據(jù)傳輸線路上的一個(gè)串聯(lián)阻性元件之前;位于數(shù)據(jù)傳輸線路上的一個(gè)分支點(diǎn)之前;靠近IC。

ESD到被保護(hù)IC的距離及耦合電阻的選擇

另一個(gè)需要考慮的布局問(wèn)題是ESD到被保護(hù)IC的距離，以及耦合電阻的選擇。ESD到被保護(hù)IC距離應(yīng)降至最小。需要保護(hù)的IC通常自身帶有ESD保護(hù)，但這只屬于器件級(jí)的防護(hù)，且一致性較差，需要ESD器件協(xié)助/耦合到設(shè)備/系統(tǒng)級(jí)的ESD防護(hù)。

隨著與傳輸線路之間距離的增加，ESD抑制器越發(fā)與受其保護(hù)的信號(hào)線“隔離”開(kāi)來(lái)。與電路板走線相關(guān)聯(lián)的電感，以及任何的封裝寄生電感都將在保護(hù)電路中加入阻抗，成為PESD電壓抑制器和IC間的耦合阻抗。因?yàn)镮C芯片將要承受抑制器兩端和耦合阻抗兩端的電壓之和，所以理想的設(shè)計(jì)應(yīng)使ESD盡可能多承受應(yīng)力，同時(shí)保證兩級(jí)防護(hù)間沒(méi)有遺漏的“死角”。當(dāng)然，多個(gè)高頻信號(hào)通道的布線有其自己的要求，既要保證傳輸，又要避免相互影響。

以機(jī)殼的地為ESD基準(zhǔn)

最后，機(jī)殼(框架)的地應(yīng)是ESD基準(zhǔn)，而不是信號(hào)(數(shù)字)地，其目的是把ESD從信號(hào)環(huán)境中屏蔽出去。使ESD TVS保護(hù)器件以機(jī)殼的地為基準(zhǔn)，可免受那些不希望的噪聲效應(yīng)(如接地反跳)的影響，從而盡量保持“干凈”的信號(hào)(數(shù)據(jù))環(huán)境。

1. NFC設(shè)備接口的特點(diǎn)

NFC設(shè)備接口通常工作在低電壓和高頻率的環(huán)境下，因此，選擇合適的TVS/ESD二極管需要考慮以下幾個(gè)因素：

· 低電壓響應(yīng)：選擇具有低電壓響應(yīng)特性的TVS/ESD二極管，以確保在低電壓下也能起到保護(hù)作用。

· 快速響應(yīng)時(shí)間：選擇具有快速響應(yīng)時(shí)間的TVS/ESD二極管，以能夠迅速抑制瞬態(tài)過(guò)電壓和靜電放電。

· 低電容：選擇具有低電容的TVS/ESD二極管，以避免對(duì)NFC信號(hào)的干擾。

2. 注意TVS/ESD二極管的安裝和布局

為了確保TVS/ESD二極管發(fā)揮最佳的保護(hù)作用，需要注意以下幾點(diǎn)：

· 盡量靠近NFC設(shè)備接口的位置安裝TVS/ESD二極管，以最大程度地減少靜電放電和過(guò)電壓對(duì)設(shè)備接口的影響。

· 使用封裝良好的二極管，以防止外部環(huán)境對(duì)其造成損害。

· 采用合適的布局，確保電路的地線和信號(hào)線布線合理。

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