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Microphone静电放电防护方案

方案简介

麦克风（Microphone）是一种能将声音信号转化为电信号的能量转换装置,这种转换过程使得声音能够被录制、放大或传输，广泛应用于各种场合。在麦克风线路中，标准的信号最大值一般达到5.5Vp-p，而其能够处理的最大频率则低于10kHz。在这个频率范围内，通常无需担忧抑制器电容量的影响。

音频口作为常用接口，频繁的插拔电缆同样会造成ESD损害，因此需要采取相应的保护措施来确保使用安全。常规的ESD静电二极管防护器件可能会影响数据的传输，造成音质失真等现象.此方案采用封装体积小、导通电压精度高、响应速度快、钳位电压低的ESD管做防护，在不影响数据传输的前提下满足IEC61000-4-2 Level 4静电放电防护需求，让后端的电路得到有效全面的防护。

Microphone工作原理

目前市场上的MIC主要分为ECM与MEMS两大类型。我们今天主要讲的是ECM，即驻极体电容式麦克风，主要应用于与手机相关的耳机MIC电路中。ECM类型的MIC内部可以简单的理解为一个膜片电容与一个FET构成。FET阻抗很高。其中一端是与电容的一极接触。电容一端是固定的，一端是可移动的。两端的距离和声音的输入有关系。声音的大小、频率导致金属片震动产生幅度和频率的变化，在电容看来就是电容两极之间的距离的变化，进而等效为电容电荷积累量的变化。

应用示例

针对Microphone的静电防护方案，我们提供了两款低结电容低钳位电压ESD防护器件SELC2X5V1BT和SELC2F5V1BT。两个器件电气特性相同，封装不同，可用于防护左声道（L）、右声道（R）和话筒（MIC）三条通道。

两器件工作电压都为5V，钳位电压为22V，结电容仅为0.3pF，且符合IEC 61000-4-2 (ESD) Level 4 规范，在 ±25kV（空气）和 ±22kV（接触）下提供瞬变保护，可保护天线在恶劣的电磁环境下免受静电放电(ESD)和低等级浪涌事件的冲击与干扰。客户可根据MIC实际情况进行选择。

型号参数

规格型号

方向

工作电压(V)

IPP(A)

钳位电压(V)

结电容(pF)

封装

SELC2X5V1BT

Bi.

5

4.5

22

0.3

DNF0603-2L

SELC2F5V1BT

Bi.

5

4.5

22

0.3

DFN1006-2L

电气特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

Parameter

Symbol

Conditions

Min.

Typ.

Max.

Units

Reverse Stand-off Voltage

VRWM

 

 

 

5.0

V

Reverse Breakdown Voltage

VBR

IT=1mA

6.5

 

 

V

Reverse Leakage Current

IR

VRWM=5V

 

 

1.0

uA

Clamping Voltage

VC

IPP=1A; tp=8/20us

 

12.0

 

V

Clamping Voltage

VC

IPP=4.5A; tp=8/20us

 

22.0

 

V

Junction Capacitance

CJ

VR=0V; f=1MHz

 

0.3

 

pF

表1 SELC2X5V1BT电气特性表

 

Parameter

Symbol

Conditions

Min.

Typ.

Max.

Units

Reverse Stand-off Voltage

VRWM

 

 

 

5

V

Reverse Breakdown Voltage

VBR

IT=1mA

6.5

 

 

V

Reverse Leakage Current

IR

VRWM=5V

 

 

1

uA

Clamping Voltage

VC

IPP=1A; tp=8/20us

 

12

 

V

Clamping Voltage

VC

IPP=4.5A; tp=8/20us

 

22

 

V

Junction Capacitance

CJ

VR=0V; f=1MHz

 

0.3

 

pF

表2 SELC2F5V1BT电气特性表

 

总结与结论

为了使Microphone音频接口在日常使用中稳定运行，接口必须配备极为高效的静电放电（ESD）防护机制，防止系统遭受高压瞬态冲击的损害，最大限度地降低电容影响，有效降低噪声干扰，确保信号传输的畅通无阻与高效性， ELECSUPER SEMI研发各种低电容低钳位电压的ESD和TVS保护器件，可按照客户需求性能与封装提供定制化开发服务，为各种接口及高速汽车通信总线提供值得信赖的保护器件。以上解决方案是保护MIC的优选之策，确保声音信号能准确地传递。