今天,我们就聚焦智能手环的ESD防护方案,看看这些“隐形铠甲”是如何守住设备稳定运行的最后一道防线。
智能手环的ESD器件防护原理

智能手环平时穿戴时都会接触到皮肤,人体自身带有很大静电,每天接触和充电过程中,都会受到静电的干扰破坏。智能手环内部的任何传感器电路、蓄电池、按钮、充电接口、蓝牙、WiFi以及USB接口等部件,当受到不同程度的静电干扰,会造成以下问题:
不能很顺利的与手机等通讯设备通过蓝牙连接,导致数据传输通信困难;
内部加速度传感器在高频电磁场环境下受到高频电磁干扰,计步不准确;
静电干扰引发的蓝牙、USB等接口等敏感电路损坏。
因此,对于智能手环、手表这样的微型电路部件,ESD电路防护不仅至关重要,其ESD器件的选择也有更多的要求:
1、ESD器件的电容值要低,避免干扰高速数据传输,保障ESD保护接入不干扰电路常规功能;
2、ESD器件的钳位电压要低,以便有效保护最敏感电路。如果发生ESD放电事件,ESD保护及时转移和消散ESD瞬态电压,保护USB等接口敏感电路不受损害;
3、更小巧的尺寸,以适应可穿戴设备中有限的可用空间。
USB接口的ESD保护
智能手环、手表中,最重要的是其USB接口的ESD保护。目前,智能手环、手表的USB接口主要采用是Type-C接口。
Type-C接口
全称USB Type-C接口,一种USB接口形式,是最新的USB外形标准。Type系列的接口除了Type-C,还有Type-A和Type-B,相比于Type-A,Type-B,Type-C体积要小很多,是其他体积的1/3。Type-C接口支持正反插,解决了USB总是插不准的难题,可承受1万次反复插拔。最大数据传输速度可达到10Gbit/秒,也就是USB3.1的标准。Type-C还有极大的扩展性,其制定了替代模式进行支援,一个Type-C接口能承载电源,USB,信号等多种接口,一根线全搞定。
Type-C接口在平时使用中,经常需要插拔,更容易受人体静电放电的伤害,其内部是高集成度的芯片,静电放电会造成元器件性能减弱甚至损坏同时,Type-C接口具备的更高数据传输速率,快充功能这些优势,对静电防护的要求将会更高。

* Type-C接口防护电路示意图
Type-C接口防护器件推荐
晶扬电子TT0314TP是一款低电容ESD静电防护器件,旨在为高速数据接口提供静电放电保护。TT0314TP采用符合RoHS标准且无卤素的2.5mmx1.0mmx0.55mm DFN2510-10L封装,该器件在单个封装中集成了八个浪涌电压额定、超低电容转向二极管和一个TVS。在瞬态条件下,转向二极管将瞬态信号引导到电源线的正极或接地。TT0314TP符合IEC61000-4-2(ESD)、4级(±15kV空气,±8kV接触放电)、IEC61000-4-5(闪电)(5A,8/20us)等等。
TT0314TP的VRWM为3.3V,即反向电压3.3V加于TT0314TP上时,二极管阵列处于反向关断状态;雪崩电压为7V,即所加的反向电压低于7V时,保护二极管阵列不导通。当所加反向电压大于7V时,二极管导通并开始保护电路;Vc@lpp(钳位电压@脉冲电流)为3.5V@5A,即可允许流过的峰值电流为5A,可将保护电路两端电压钳位在3.5V;Cj为0.7pF,该电容是二极管阵列的寄生电容,非常适合USB3.0高速数据传输特点,保证传输数据的完整性。
以下为TT0314TP的主要性能参数、内部电路图和引脚配置图。

TT0314TP的主要性能参数

* TT0314TP内部电路图

* TT0314TP引脚配置图
通过今天的内容,我们对智能手环的ESD防护方案有了初步认识,从防护设计到防护器件选型,每一处细节都在为设备的稳定运行保驾护航。
深圳市晶扬电子有限公司成立于2006年,国家重点专精特新“小巨人”科技企业、国家高新技术企业、深圳知名品牌,广东省制造业单项冠军产品企业,中国发明创业金奖获得者。是多年专业从事IC设计、生产、销售及系统集成的IC DESIGN HOUSE,在加拿大、成都和武汉设立有研发中心,拥有超百项知识产权和专利。建成国内唯一的广东省ESD保护芯片工程技术研究中心,是业内著名的“电路与系统保护专家” 。
晶扬电子不仅是深圳静电防护器件的领先者,更是深圳ESD芯片厂家的佼佼者,专注于研发高效、可靠的ESD保护器件,为客户提供全面的静电防护解决方案。
主要产品包括ESD、TVS、LED显示驱动芯片、MOS管、二三极管、电源管理IC(DC-DC &AC-DC&LDO&USB POWER/LOAD SWITCH)、通用型及高精度电压基准芯片、垂直及平面型&高精度霍尔传感器IC、高精度OPA、马达及电机驱动IC、接口(485等)芯片等模拟IC、数模混合IC等产品;涉及的应用领域有:电脑/笔记本、机顶盒、电视、网络通信、手机、平板、智能穿戴、安防监控、家电、工控、新能源汽车、车载、TWS、电动工具等。
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