电容能防ESD的设计

一路上

项目中由于成本的考虑，对抗ESD的器件不会全部选择TVS，转而用便宜的MLCC电容代替。典型的防静电电容不过是个普通的片状电容，为什么能防ESD呢，原理是什么？

以IEC61000-4-2标准人体静电模型（HBM）为例，下图是静电发生器等效模型。

Vx是合成电压，Cx为待测件DUT（Device under test），Rc为充电电阻，Cd为充电电容，Rd为放电电阻。

简单的工作原理就是：充电开关1闭合，放电开关2断开，高压电源Vd通过Rc对Cd充电；充电开关1断开，放电开关2闭合，Cd储存电荷对DUT放电。

到此可以发现电容对抗静电的原理就是能量的转移，将Cd储存的能量瞬间转移到放电时的Cd和Cx上面。

一般而言，对于电源等速率不高的连接器输入端通常会使用Cx=100nF/50V规格的电容。

IEC61000-4-2标准 Cd=150pF，Rd=330Ω，根据Q=CU，试验等级8KV时，我们来验证下容值和额定耐压值是否符合要求。

1. Cx=100nF

Vx = Cd * Utest / (Cd + Cx) =150pF*8KV/(150pF+100nF)= 11.98V < 50V

2. Vx Rated Power =50V

Cx = Cd * ( Vx - 50 ) / 50 = 150pF * ( 8KV - 50 ) / 50 = 22.5 nF < 100 nF

Cx，Vx的最小值均不超过Cx=100nF/50V，满足ESD电容选型要求。

对于更高级别的ESD放电电压可根据实际情况进行计算即可。