在过去的九年里，自从我在Semtech工作以来，传输线脉冲(TLP)基础知识一直是我们新员工和客户最重要的培训主题之一。我们收到了许多关于为什么我们强调并广泛依赖TLP分析来为客户提供最佳解决方案的问题。TLP测试不能提供与IEC 61000-4-2或ESDA/JEDEC JS-001等行业标准所规定的完全相同的波形。它不能保证IC或系统能够通过所需静电放电(ESD)测试级别的抗扰测试。总是建议在TLP测试完成后，用防静电发生器验证所有结果。所以，为什么我们不简单地用我们的ESD发生器测试一切呢? ESD发生器对大多数工程师来说更熟悉，也被普遍接受。要回答这个问题，我认为重要的是要理解TLP不是IEC测试的替代品或升级版，而是作为ESD枪测试的补充分析工具。ESD枪测试只能告诉我们YES或NO，但是TLP可以帮助我们理解WHY和HOW。
近年来，TLP已被广泛接受，并已被全球大多数客户采用。其结果已成为评估组件级和系统级ESD的最重要参数之一。以下是关于如何将TLP用作分析工具的一些提示。
瞬态击穿和开启特性
选择理想的瞬态电压抑制器(TVS)保护装置的第一步是识别工作电压(VRWM)和击穿电压(VBR)。VRWM保证电视在工作电压或低于工作电压时保持OFF状态。电视击穿，snapback和保持电压/电流，可以显示电视在ON和OFF状态之间准确切换的时间。这些通常用直流电源进行测试，电流在mA范围内，并且可以在大多数二极管数据表中找到。然而，TVS二极管设计用于防止瞬态威胁，其脉冲持续时间在ns到µs范围内。TLP测试指定100ns的脉冲宽度。从计时的角度来看，这个脉冲宽度更接近真实世界的ESD瞬态。根据TVS技术的不同，上升时间和脉冲持续时188bet金博宝滚球间都会对这些开关特性产生很大的影响。
图1:不同技术之间的TLP比较
Semtech提供不同的TVS技术，以满足不同应用的需求。图1中的TLP对比显示了不同类型TVS在击穿区域的行为。一般来说，具有较低击穿电压或保持电压的回接器件通常提供更好的夹紧电压，但当受保护线路上存在偏置电压时，这些器件可能会导致闭锁。
动态电阻(RDYN)
在理想情况下，TVS将在击穿电压时打开，然后提供一条SHORT路径将所有瞬态能量传导到GND。但在实际应用中，TVS导通后会表现出一定的动态阻力。这个阻力通常在mΩ范围内。动态电阻(图2)，即IV曲线的斜率，可以看出当电流增加时夹紧电压会发生多大变化。这通常定义在设备待测(DUT)电流的4A至16A之间，在30ns的IEC脉冲中大约为2kV至8kV。
图2:动态阻力
大多数ESD保护数据表只包括用ESD发生器在8kV下采集的夹紧电压波形，或者一些工程师只使用8kV夹紧波形来选择设备。图3是一个示例，展示了如何比较具有不同RDYN的两个设备。动态电阻较高的TVS B在两曲线交点后表现出较高的夹紧性能，但在较低水平时仍能提供较好的夹紧性能。由于在比较设备时，这个交叉点可以在任何级别，所以8kV的夹紧图可能只在8kV时相关，但对于其他级别，它的信息并不充分。例如，在当今的高速应用中，一些数据线在系统级别上仍然难以通过2kV，动态电阻就变得非常关键。换句话说，较低的8kV夹紧电压并不一定保证在所有级别上都有较低的夹紧电压。另一方面，动态电阻较低的TVS即使击穿电压较高，也能提供较好的夹紧电压。一个带有动态阻力的简单TLP IV曲线可以帮助估计夹紧是否足够低，达到目标水平。
图3:设备的TLP比较
系统级分析——谁在保护谁?
大多数集成电路都有某种内部ESD保护结构。即使有保护作用，也只能提供最低限度的保护。然而，在瞬态事件中，IC内部的保护可能被触发，并将与外部电视争夺ESD电流。夹紧度低、响应速度快的路径能传导更大的电流。图4显示了如何使用TLP分析将其可视化的示例。
图4:TVS的有效性评估
TLP测试通常分为三个步骤:首先是评估没有任何保护的IC(黑色曲线)，以找到其阈值。在这种情况下，IC在13V和8A附近失效。第二步是评估TVS(绿色曲线)，这将显示在将其放在PCB上之前，TVS可以如何保护IC。在这种情况下，这台电视需要大约16A才能达到13V，这是IC的故障阈值;这表明TVS将表现出比IC的内部保护更低的夹紧，直到至少16A。最后一步是评估IC和TVS的组合(蓝色曲线)。如图4所示，IV曲线沿着TVS击穿电压前的IC。在TVS打开后，IC和TVS都将传导电流，但总体IV曲线将主要跟随TVS，因为TVS提供了阻抗低得多的路径。内部保护和TVS的结合可以使故障阈值至少达到24A。如果TLP结果显示内部保护电路夹到比电视更低的电压，或者甚至在电视可以打开之前就开始导电，那么IC正在“保护”电视。
一致性和可重复性
TLP分析的其他优点是波形的一致性和测试结果的高重复性，使其成为一种重要的分析工具。在测试实验室或测试设置之间看到显著不同的测试结果并不罕见，特别是在空气放电测试期间，这是由于标准中规定的ESD波形的更宽容差和ESD耦合路径的复杂性。测试设置或测试程序的微小差异可能导致测试结果的重大差异。通过定义良好的50Ω系统，TLP测试可以向DUT传递一致且受控的波形，这对于调试和分析非常重要。这也使得检测任何波形失真和校准过程比IEC标准校准更快更容易。
结论
输电线脉冲测试是设计和评估系统ESD保护的重要分析工具。虽然它并不完全符合行业ESD标准，但通过允许内部IC保护结构与外部TVS设备进行比较，它提供了非常接近的近似。从长远来看，这种类型的分析可以为设计系统级ESD健壮性节省时间和金钱。Semtech的应用工程师团队可以协助TLP分析和系统高效ESD设计(SEED)，并帮助客户选择在其系统中无缝工作的保护方案。
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