AMAZINGIC晶焱科技：为何EOS(Surge)逐渐被硬体设计人员重视？

现今的市场很重视电子产品在使用时的稳定，所以硬体研发人员在设计产品时，静电放电波型(ESD，Electrostatic Discharge)已成为必定会测试的项目之一。 然而，近年来研发人员也会同时考量测试另一种破坏性更强的EOS(Electrical Over Stress)波型，而IEC 61000-4-5的EOS模拟波型是最常被使用的。 这是一种持续时间微秒尺度(microsecond,µs)，用来模拟雷击耦合、电源开关切换与插拔瞬间等等的过电压浪涌(Surge)。 

 

而是什么原因让硬体研发人员重视这个模拟波型呢？ 以下分享几个实际案例，来了解为何在终端客退调查后，研发人员决定新增EOS测试项目以提升产品稳定度。 

 

(一) 某知名电视厂商在国内与国际市场上销售的机种均有添加ESD保护元件，不过他们发现其中销往南美、东南亚地区的客退率偏高，分析结果指出原因来自EOS破坏。 派人实地调查后才了解该地消费者习惯把电视搬到户外与邻居同乐，使得原先只有户外或长距离布线才会遭遇的雷击耦合进入产品导致该产品损坏，因此最终他们判断该地区使用 习惯与其他地区不同，所以在销往该区域的电视机种增加EOS测试。 

 

(二) 有消费者发现在连接电视与机上盒时出现跳火现象，并常在跳火之后引发故障，厂商因此派人前往调查。 此前调查人员推测是与静电放电相似的CDE(Cable Discharge Event)造成损坏，调查后发现该跳火起因自电视两孔插头无实接地，导致两个设备地线参考准位不在同一基准上，相连 时就产生了压差浪涌。 厂商以EOS波型模拟实验成功在损坏的IC 复现类似现象，并在随后新增EOS相关保护。 

 

(三) 一个平板装置销售到北美、加拿大等大陆型干燥环境，因此硬体研发人员已将该产品ESD Level提升至Contact ±20kV，但每年仍然会收到几件相似损坏情况的客退产品。 该厂商透过ESD波型进行各种实验却无法重现客退损坏现象，研发人员对此问题苦无对策因此找上晶焱科技寻求改善方案。 讨论中得知该终端客户会将平板于连接埠插拔使用，因此判断可能出现EOS导致此情况，所以我们在晶焱科技实验室中使用EOS波型进行模拟实验，最后在Decap后确认模拟实验 的结果与市场返修的损坏一致，因此建议他们在更版时改采用具有EOS保护效果的保护元件，以此降低客退机率。 

 

(四) 最后这一个比较有趣的案子是来自监视系统，在这个实例中，户外摄影机透过网路线连接到室内NVR的网路端口(RJ-45)，此网路端口已经考量到布线经过室外， 所以该厂商对此有着完善的EOS设计方案。 然而，当雷击耦合能量透过RJ-45进入系统后，NVR本身没有受到破坏，反倒是一旁透过HDMI连接的监视系统屏幕与USB连结的操控装置遭到破坏。 同样的情况亦可能发生在讯号输入为同轴电缆的机上盒产品，若未考量EOS防护也可能在能量通过同轴电缆进入产品后，同时损坏机上盒和透过I/O接口连接的周边产品。 此事也显示出有更多潜在的EOS情况，是在设计产品之初无法察觉。 

 

如同前面所述，EOS的能量远大于ESD，仅靠原本的ESD保护元件是无法承受如此高能量的突波测试，因此就特别需要添加能有效承受与钳制EOS电压的保护元件。 

 

硬体研发人员在挑选保护元件时，会根据产品定位、体积大小、应用场合与自身经验，配置适当的保护元件如低钳制电压、适当启动电压、高耐受、多通道或是小封装，甚至 是多电压混合需求。 晶焱科技凭借多项自主研发专利及与客户长期合作的经验，研发出的产品可以满足客户端众多需求，并已经为许多常见的I/O端口设计出具备EOS保护能力的保护元件，此类产品 都是采用原有ESD保护元件的封装继续做设计，让客户在毋需更改Pad Layout的情况下直接进行升级，例如高速通讯接口常见封装为DFN2510 (2.5mm x 1.0mm)，晶焱科技就同时 提供ESD保护元件，以及针对EOS能力做加强的保护元件，来达到客户弹性的选择需求。 

 

相对来说，ESD设计相关知识已发展多年，工程师对ESD防护方案较为熟悉，但EOS则是比较容易被忽略的潜在风险，可能在熟悉的环境不会发生，但却在其它应用场景频繁出现。 产品的损坏，影响消费者体验与损坏商家信誉，因此必须制定专业且对症下药的保护措施，而藉由添加TVS元件，可以有效提高EOS规格、降低客退比率、守住产品价值与用户体验，进而达到 双赢的结局。