廉价却有效？ESD防护中的电容

在实际电子产品设计中，静电放电（ESD）是影响设备可靠性的重要干扰源。理想状态下，工程师会优先采用TVS二极管等专业防护器件来应对ESD问题。然而在成本敏感型项目中，TVS器件往往因价格因素被替代，常见的替代方案是多层陶瓷电容（MLCC）。

一、ESD模型解析

根据IEC61000-4-2标准，ESD测试使用的人体放电模型（HBM）等效电路由如下主要元件构成：

Cd：150pF的放电电容，模拟人体累积的静电荷；

Rd：330Ω的放电电阻，模拟人体皮肤与金属的电阻；

Cx：被测装置（DUT）上的耦合电容；

Vx：DUT端口接收到的实际瞬态电压。

其工作过程可总结为：

打开充电开关，Cd通过高压源充电至设定电压（例如±8kV）；

关闭充电开关，打开放电开关，Cd瞬间通过Rd与DUT形成回路，释放电荷；

放电过程中，Cd与DUT上的Cx电容形成并联体系，静电能量在它们之间进行瞬时共享与吸收。

由此可见，MLCC的抗ESD原理并非“钳位”或“削峰”，而是通过电容的充放电特性，暂时吸收并分担静电冲击能量，从而降低实际加在敏感电路节点上的电压Vx。

二、电容吸收模型

我们以一个典型配置进行计算验证：

ESD电压等级：8kV；

Cd：150pF（标准规定）；

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