前言
在产品设计的过程中，除了功能和外观外，还存在一些对外的输入输出的接口，如果这些裸露的接口没有做ESD防护措施，非常影响产品的稳定性，例如冬天我们的耳机在刚插入MP4时会出现噪音，USB接口插拔时会出现闪屏现象等，甚至有的接口会因为ESD而损坏。作为一个合格的工程师，我们从设计之初就应该考虑接口的ESD防护问题，接下来我们一起认识一下什么是ESD？
ESD的测量
EMC测试主要分两大类： 电磁干扰EMI（Electromagnetic Interference）测试和电磁抗扰性EMS （Electromagnetic Susceptibility）测试。
ESD就是属于——电磁抗扰性EMS （Electromagnetic Susceptibility）测试中的静电放电抗扰度ESD（Electrostatic discharge）。
它是模拟操作人员或物体在接触设备时的放电以及人或物体对邻近物体的放电。
根据不同行业对EMS的要求不同，其测试标准也不尽相同
比如国内的医疗行业认证
其最高放电标准是接触±6KV，空气±8KV。
而欧盟的认证标准（CE）为接触±8KV，空气最高为±15KV.
建议工程师们设计时按照较高一级标准设计，这些冗余是为了应对不同的检验环境导致的差异。
ESD防护设计
当我们拿到一个接口电路时如何去设计它的ESD防护？
一、确认被保护电路的最大直流或连续工作电压
——USB2.0的电源VCC工作电压最大5V，VD+和VD-电压在0-3.6V之间。
二、TVS的额定反向关断电压VRWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压
——VCC电源TVS反向关断电压VRWM>5V；
——VD+和VD-信号TVS反向关断电压VRWM>3.6V。
三、根据信号类型选择双向或单向TVS
——单向和双向TVS都可以，双向的更灵活接地或信号，因为没有极性。
四、确定被保护电路器件耐压
——USB接口芯片耐压30V；
五、TVS的最大反向箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压；
——钳位电压VC<30V；
六、数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件
——USB2.0速率480Mbps,结电容C<10pF。
以上是设计思路，接下来分析下ESD器件的管脚参数
关断电压——5V；
响应电压——6V；
钳位电压——15V；
结电容——1.2pF。
一般，TVS就是用来抑制静电的，所以，TVS抑制ESD最大等级接触8KV、空气15kV问题都不大，否则，TVS防静电也没有意义了。
如果，不确定TVS防护等级，看TVS的IPP电流大于5A，那么接触8KV、空气15kV妥妥的。
或者，大家直接看规格书，TVS都有防静电指标。
有关TVS结电容的选择
这个是信号工作频率和电容的关系，从图上可以看到，100MHz时，电容要求不超过10pF。其它信号，包括工作频率，可以根据这个表格来选择。
这个是信号速率和电容的关系，根据这个，可以确定不同高速接口TVS的电容。
这是USB接口TVS防护，每一路USB信号，都对地加了一个双向的TVS。大家注意，在正负极性测试时，TVS都是反向击穿导通，并且选用器件的时候注意其结电容是否符合信号速率要求，IO封装小的可采用集成ESD器件。
以太网和HDMI的接口防护与此类似就不展开叙述了。
另外对于复位电路，在进行ESD 测试时，如果静电屏蔽不能做得很好，静电能量串入到电路里面去，电源线上就会感应到静电，复位电路的电源如果没有做滤波隔离措施，静电能量就会引起芯片复位，电容对交流信号是直通的，ESD 能量是很强的交流脉冲，故一定要做好电源和地的隔离，这是测试过程中经常出现的问题。
如下图所示，在系统工作正常后，CE9 正极电压与复位电路电压相等，当复位电源上有一串负向的ESD 脉冲信号，CE9 正极电压就会通过D1 向负脉冲放电而引起芯片复位。当复位电源上有一串正的ESD 脉冲信号，比较高的ESD 电压会通过电阻R2 对电容EC9 充电，充电时间T=RC，如果这一充电过程还不足以使芯片复位，那么当电源上高达几千伏的正ESD 脉冲消失时，充电后的EC9 会通过D1 放电，这一放电过程一定会引起芯片复位。
在对产品按键进行ESD 测试时，按键线上的静电能量传入到芯片I/O 口，会引起系统复位、死机、按键功能错乱等不良现象。需要在按键线路上作隔离和滤波措施阻碍ESD 能量进入到控制芯片内，如下图虚线框内串联10UH 电感再并103—104 电容到地。
设计测试过程中，空气放电时，由于电压和电流的剧烈变化，会产生很强的瞬态电磁场，这会对产品造成空间干扰，因此我们在ESD测试不通过时，可以采用导电布包裹敏感电路，来排除空间干扰的可能性；
若是接口信号线缆耦合造成的干扰，则可以尝试在接口线缆上加入直插的TVS及ESD器件做现场修改，确定解决问题后，再实施电路板修改。
最后，我们做ESD设计，一定要做全面，不要以为这个接口我平时不用，只是调试使用，或工作时没有电流，不做任何处理，就不做防护。大错特错，这里的没有电流指的是没有差模电流了，但是EMC里面重点关注的是共模，接不接线缆都不妨碍成为共模电流的路径，所以我们的接口防护设计中，一定要做好全面防护，只要是接口就要防护，切记！
