防止ESD引起器件闩锁的电源断路器

     在某些情况下，ESD（静电放电）事件会毁坏数字电路，造成闩锁效应。例如，受到 ESD 触发时，通常构成 CMOS 器件中一部分的寄生晶体管会表现为一个 SCR（可控硅整流器）。一旦 ESD 触发， SCR 会在 CMOS 器件的两部分之间形成一个低阻通道，并严重导电。除非立即切断电路的电源，否则器件就会被损坏。人体交互产生的 ESD 是手机和医疗设备中遇到的大问题。为了有足够的 ESD 防护，多数医疗设备和工业设备都需要为 ESD 电流设置一个接地回路。而在实际生活中，移动设备可以对付没有合适的电源接地引出线的使用环境。
    
     为了在没有 ESD接地的情况下也能防止昂贵的设备遭受闩锁故障，可以增加一个如图显示的电源断路电路，防止由ESD引起的闩锁而造成的损害。正常情况下，易受ESD影响的器件所吸收的电流会在电阻器R6上产生一个小压降。R4和R5构成的电压分压器规定了一个光隔离器IC1 LED端口的复位电流阈值，在正常工作电流消耗下，LED是不亮的。
    
     IC1的输出控制着加在MOSFET Q1上的栅极偏置，Q1通常是导通的。当出现闩锁时，电源电流会快速增大一至多个数量级。R6上产生的高电压降正向偏置IC1的LED ，于是 IC1的光电晶体管导通，从而关断Q1，直流电源向受 ESD 影响器件的供电被中断数毫秒。另外，系统的固件设计必须能够达到允许从电源中断状态自动恢复。
    
     下式描述了复位电流阈值与R4和R5值之间的关系：(R4+R5)/R4=(IT×R6)/VLED，其中：IT≥(VLED)/R6，而 VCC>VLED。
    
     由ESD导致的故障阈值电流IT大于或等于光隔离LED的正向导通压降除以检测电阻器 R6的值。另外，原电源电压必须大于LED的正向压降。电阻器R1为IC1的基极泄漏电流提供了一个路径，电阻器R3和R2则决定了Q1的栅极关断偏压。
    
     图1中，光隔离器的LED正向压降为1.2V。针对图中显示的元件值，当ESD造成的电源电流超过约300mA时，电路短暂中断VCC。