在某些情況下,ESD(靜電放電)事件會毀壞數字電路,造成閂鎖效應。例如,受到 ESD 觸發時,通常構成 CMOS 器件中一部分的寄生晶體管會表現為一個 SCR(可控硅整流器)。一旦 ESD 觸發, SCR 會在 CMOS 器件的兩部分之間形成一個低阻通道,并嚴重導電。除非立即切斷電路的電源,否則器件就會被損壞。人體交互產生的 ESD 是手機和醫療設備中遇到的大問題。為了有足夠的 ESD 防護,多數醫療設備和工業設備都需要為 ESD 電流設置一個接地回路。而在實際生活中,移動設備可以對付沒有合適的電源接地引出線的使用環境。
為了在沒有 ESD接地的情況下也能防止昂貴的設備遭受閂鎖故障,可以增加一個如圖顯示的電源斷路電路,防止由ESD引起的閂鎖而造成的損害。正常情況下,易受ESD影響的器件所吸收的電流會在電阻器R6上產生一個小壓降。R4和R5構成的電壓分壓器規定了一個光隔離器IC1 LED端口的復位電流閾值,在正常工作電流消耗下,LED是不亮的。
IC1的輸出控制著加在MOSFET Q1上的柵極偏置,Q1通常是導通的。當出現閂鎖時,電源電流會快速增大一至多個數量級。R6上產生的高電壓降正向偏置IC1的LED ,于是 IC1的光電晶體管導通,從而關斷Q1,直流電源向受 ESD 影響器件的供電被中斷數毫秒。另外,系統的固件設計必須能夠達到允許從電源中斷狀態自動恢復。
圖1 系統原理圖
下式描述了復位電流閾值與R4和R5值之間的關系:
(R4+R5)/R4=(IT×R6)/VLED,其中:IT≥(VLED)/R6,而 VCC>VLED。
由ESD導致的故障閾值電流IT大于或等于光隔離LED的正向導通壓降除以檢測電阻器 R6的值。另外,原電源電壓必須大于LED的正向壓降。電阻器R1為IC1的基極泄漏電流提供了一個路徑,電阻器R3和R2則決定了Q1的柵極關斷偏壓。
圖1中,光隔離器的LED正向壓降為1.2V。針對圖中顯示的元件值,當ESD造成的電源電流超過約300mA時,電路短暫中斷VCC。