SD卡静电放电防护方案

ElecSuper静芯

方案简介

SD存储卡，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，能够在断电的情况下保持数据不丢失。由于它体积小、大容量、高安全性、高速读写等优良的特性，被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、手机、平板电脑、音频播放器、便携式游戏机、行车记录仪以及GPS设备等的数据存储。

由于SD卡的集成性较高，芯片比较脆弱，经常性的热插拔导致其极易受到静电的影响，此方案采用集成多路并组合两个单路ESD静电二极管防护元器件，具有导通电压精度高、响应速度快、寄生电容值低、钳位电压低等特性，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，且做到成本最优化。

引脚配置

标准SD卡总共有6条信号线和3条电源线，分别支持SD和SPI两种模式，两种模式的引脚关系如下所示。

引脚标号	SD模式			SPI模式
	名称	类型	功能	名称	类型	功能
1	CD/DAT3	I/O/PP	卡检测/数据线3	CS	I	片选（低有效）
2	CMD	PP	命令/响应	DI	I	数据输入
3	VSS1	S	电源地	VSS1	S	电源地
4	VDD	S	电源正极	VDD	S	电源正极
5	CLK	I	时钟	SCLK	I	时钟
6	VSS2	S	电源地	VSS2	S	电源地
7	DAT0	I/O/PP	数据线0	DO	O/PP	数据输出
8	DAT1	I/O/PP	数据线1	RSV	-	-
9	DAT2	I/O/PP	数据线2	RSV	-	-

其中S：电源供电；I：输入；O：输出P：引脚使用推挽模式驱动。

应用示例

针对SD卡静电防护方案，由于数据线的传输速率较高，可选择低电容低钳位电压的ESD器件，我们采用集成六引脚ESD防护器件对SD卡的数据引脚与电源引脚进行防护，型号可选择SEUC236T5V4U 、SEUC236T5V4UB或SEUC236T5V4UC。三款型号都为低电容低钳位电压集成多路ESD静电二极管防护元件，可同时保护SD卡的五个引脚免受静电放电(ESD)和低等级浪涌事件的冲击与干扰。且符合IEC 61000-4-2 (ESD) Level 4 规范，在 ±15kV（空气）和 ±8kV（接触）下提供瞬变保护。客户可根据SD卡的实际情况选择器件。

对于SD卡的CMD命令线和CLK时钟线，我们选择了一款低电容分立ESD器件SELC2F5V1BT，该器件符合IEC 61000-4-2 (ESD) Level 4 规范，可在 ±25kV（空气）和 ±22kV（接触）下提供瞬变保护。

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
SELC2F5V1BT	Bi	5	4.5	22	0.3	DFN1006-2L
SEUC236T5V4U	Uni.	5	4.5	12	0.6	SOT-23-6L
SEUC236T5V4UB	Uni.	5	5.5	14	0.6	SOT-23-6L
SEUC236T5V4UC	Uni.	5	15	22	1.5	SOT-23-6L

电气特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

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1 SELC2F5V1BT电气特性表

Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Reverse Stand-off Voltage	VRWM				5.0	V
Reverse Breakdown Voltage	VBR	IT=1mA	6.0			V
Reverse Leakage Current	IR	VRWM=5V			1.0	uA
Clamping Voltage	VC	IPP=1A; tp=8/20us		9.0	11.0	V
Clamping Voltage	VC	IPP=4.5A; tp=8/20us		12.0	15.0	V
Junction Capacitance	CJ	I/O to GND; VR=0V; f=1MHz		0.6	1.0	pF
		Between I/O; VR=0V; f=1MHz		0.3	0.5	pF

表2 SEUC236T5V4U电气特性表

Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Reverse Stand-off Voltage	VRWM				5.0	V
Reverse Breakdown Voltage	VBR	IT=1mA	6.0			V
Reverse Leakage Current	IR	VRWM=5V			1.0	uA
Clamping Voltage	VC	IPP=1A; tp=8/20us		10.0	12.0	V
Clamping Voltage	VC	IPP=5.5A; tp=8/20us		14.0	17.0	V
Junction Capacitance	CJ	I/O to GND; VR=0V; f=1MHz		0.6	1.0	pF
		Between I/O; VR=0V; f=1MHz		0.3	0.5	pF

表3 SEUC236T5V4UB电气特性表

Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Reverse Stand-off Voltage	VRWM				5.0	V
Reverse Breakdown Voltage	VBR	IT=1mA	6.0.			V
Reverse Leakage Current	IR	VRWM=5V			10	uA
Clamping Voltage	VC	IPP=1A; tp=8/20us		10.0	12.0	V
Clamping Voltage	VC	IPP=15A; tp=8/20us		22.0	25.0	V
Junction Capacitance	CJ	I/O to GND; VR=0V; f=1MHz		1.5	2.0	pF
		Between I/O; VR=0V; f=1MHz		0.75	1.0	pF

表4 SEUC236T5V4UC电气特性表

总结与结论

由于SD卡在电子产品数据存储中的便携性和重要性，保护SD卡免受ESD静电损害极为关键。ELECSUPERSEMI研发各种低电容低钳位电压的ESD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，为各种接口提供值得信赖的保护器件。以上解决方案是保护SD卡的优选之策，确保移动通信的正常运行。