Устройства ESD и EOS защиты аккумуляторных батарей

Портативные электронные устройства и гаджеты становятся меньше, умнее и производительнее благодаря быстрому развитию микроэлектронных технологий. Компании, производящие полупроводники, тратят много времени и усилий на включение все большего количества транзисторов в микросхемы SoC для возможности внедрения большего количества функций. В то же время низковольтные источники питания внедряются для снижения энергопотребления микросхем, что приводит к более совершенным производственным процессам изготовления полупроводников (рис. 1). Конечно, более точный производственный процесс означает меньший зазор между транзисторами, что делает их уязвимыми для воздействия электростатического разряда.

Рисунок 1 – эволюция размера чипов

При реальной эксплуатации гаджетов было обнаружено, что многие SoC выходят из строя из-за электростатического поля или разряда (ESD). Такой отказ приводит к ошибкам в работе продукта или потере данных, снижению надежности оборудования или даже повреждению EOS в чипах. Большинство фирм вводят IEC61000-4-2 (стандарт электростатического разряда на системном уровне) для проверки стабильности и надежности продуктов для повышения их качества.

Рост популярности потребительских товаров в значительной степени определяет и всплеск спроса на литий-ионные аккумуляторы, используемые в сотовых телефонах, планшетах, ноутбуках и т.д. Испытание аккумуляторных батарей на электростатический разряд должно удовлетворять основным требованиям клиентов (контакт ±8 кВ, воздух ±15 кВ).

Как же выбрать подходящее устройство защиты от ESD? Возьмем, к примеру, аккумуляторы в сотовых телефонах и планшетах. Элементы TVS требуют сверхмалых размеров из-за ограниченного места на печатной плате, которая управляет зарядкой и разрядкой устройства. Также, учитывая длительное время работы аккумуляторов в режиме ожидания, элементы TVS требуют, чтобы ток утечки был менее 1 мА. Кроме того, ограничивающее напряжение TVS должно быть как можно ниже, чтобы уменьшить влияние электростатического разряда. Основываясь на вышеизложенном (маленький корпус, низкий ток утечки и низкое напряжение фиксации электростатического разряда), Amazing Microelectronic предлагает лучшее решение для защиты аккумуляторных батарей — AZ5A75-01F. Этот TVS поставляется в корпусе 0201 (DFN0603P2Y) и имеет ток утечки < 1 мА (при рабочем напряжении 5 В). На диаграмме TLP видно, что напряжение фиксации составляет примерно 12 В при тестировании системы при 8 кВ (рис. 3). 

Рисунок 2 – схема применения TVS на плате аккумуляторов

Рисунок 3 – график тока-напряжения AZ5A75-01F

В связи с подключением и отключением литиевой батареи для зарядки и перенапряжением, вызванным нестабильным питанием системы, в самом начале проектирования необходимо рассматривать TVS с защитой от перенапряжения. Amazing Microelectronic выпустила AZ5A85-01B в том же корпусе 0201, который отличается не только лучшей защитой от электростатического разряда (зажимное напряжение 6 В при 8 кВ), но и более надежной защитой от перенапряжения (таблица 1):

По мере того, как информационные и коммуникационные технологии развиваются со все возрастающей скоростью, каждый день появляются концепции дизайна продуктов и приложений. Марк Цукерберг отмечает, что интеллектуальные гаджеты и оборудование для метавселенной займут центральное место у разработчиков, и мы увидим более глубокие исследования и научные работы, вложенные в новые предприятия. TVS AZ5C23-01B и AZ5C25-01B производства Amazing Microelectronics в сверхкомпактном корпусе 01005 удовлетворяют потребности продуктов с повышенными требованиями к пространству (таблица 2).

Компания Ультран – официальный дистрибьютор Amazing Microelectonic Corp. в России. Инженеры компании Ультран совместно с коллегами из Amazing оказывают консультации и обеспечивают техническую поддержку разработчиков.

Для размещения заказа, заказа образцов или по техническим вопросам по продукции Amazing звоните по телефону +7 (812) 318-18-95 доб. 1264 или пишите по адресу электронной почты psacerdov@ultran.ru.