图3．IEC61000－4－5浪涌在8 μs／20 μs电流波形位置转为正常状态。

集成电路制造商没有对芯片实施ESD保护吗？

问题的答案既肯定又否定，并不那么令人满意。是的，这些芯片中的保护主要用于应对制造过程中的ESD，而不是在系统通电状态下的ESD。这一差异非常重要，因为在放大器连接电源和没连接电源时，其在遭受静电时的反应截然不同。例如，内部保护二极管可消除在无电源供电时对部件的静电放电冲击。但是，当有电源供电时，对部件的静电放电冲击可能会使内部结构传导的电流超过其设计承受水平。这可能导致该部件损毁，具体由部件和电源电压决定。

这是全球范围内亟待解决的问题！如何保护我的IC免受这种潜在威胁？

我希望您能够意识到，这个挑战涉及很多因素，一个简单的解决方案是无法应用于所有情况的。下方是一个涉及因素列表，列出了决定部件能否承受EOS事件的因素。这些因素分为两组：我们无法控制的因素和我们可以控制的因素。

无法控制的因素：

IEC波形：ESD、EFT和浪涌的曲线各有不同，它们会以不同的方式攻击器件的某些弱点。

考虑器件的工艺技术：有些工艺技术比其他技术更容易发生闩锁。例如，CMOS工艺容易发生闩锁，但在许多现代工艺中，可以通过精心设计和沟槽隔离来减轻这种危害。

考虑器件的内部结构：集成电路的设计方法很多，所以对一种电路有效的保护方案对另一种可能无效。例如，许多器件都有时序电路，检测到波形足够快时，就会启动保护结构。这可能意味着，如果您在静电放电的位置增加更多电容，那么能够承受静电放电冲击的器件可能无法承受这种电容冲击。这种结果出乎意料，但认识到以下这一点非常重要：常见的电路保护方法，即RC滤波器，可能会让情况更糟。

可以控制的因素：

PCB布局：部件离冲击的位置越近，其电能波形就越高。这是因为，当冲击波形沿某条路径传播时，从传播路径辐射出去的电磁波会有能量损耗、这是由于路径电阻产生的热量以及与周边导体耦合的寄生电容和电感所导致。

保护电路：这是对器件的生存能力最有意义的部分。上述我们无法控制的因素将会影响我们如何设计保护方案。

现在有过压保护（OVP）和过限额（OTT）特性。我可以利用这些特性来保护电路不受高压瞬变影响吗？

不能！不要这样做。这不是个好主意。OVP和OTT特性让部件的输入在承受超过电源电压的电压时，本身不会受到损坏。依靠这些特性来保护电路不受高压瞬变影响，就像是依靠雨靴来应对高压冲水机一样。雨靴只对水深不超过其高度的浅水沆有效，就像OVP和OTT只适用于比其额定值低的电压。OVP和OTT的额定电压比给定的供电轨电压高几十伏。它无法抵抗8000V的高压。

图4．IEC－61000－4－2测试中采用的电路。

我如何知道保护电路是否有效？

通过结合器件知识、经验和测试，我们大致可以知道，系统中应该采用哪些部件最有利。为了保证器件可控，各家制造商提供了五花八门的保护组件，我只讨论两种经证实能够有效保护模拟前端的电路保护方案。以下方案假设采用一个缓冲配置的运算放大器。这被认为是最严格的保护测试，因为同相输入会承受所有冲击，除此以外，电能无处可去（安装保护电路之前）。

图5．通过在模拟输入端配置低通滤波器实现输入保护。