📌 ESD Protection for UART and I2C
ESD Protection for UART and I2C — схема защиты линий последовательных интерфейсов от электростатических разрядов (Electrostatic Discharge), предотвращающая повреждение микросхем и сбоев в передаче данных.
🧠 Как работает
UART и I2C интерфейсы, особенно в разъёмных соединениях (платы, кабели), уязвимы к ESD разрядам. Защита реализуется с помощью:
- TVS-диодов (Transient Voltage Suppressor) — поглощают перенапряжения
- RC-фильтров — снижают высокочастотные всплески
- Серийных резисторов — ограничивают ток
- ESD-сертифицированных коннекторов
Типовые компоненты:
- Uni-directional TVS — для UART TX, RX
- Bi-directional TVS — для I2C SDA / SCL (двусторонние линии)
- Low-capacitance TVS — важно для I2C, чтобы не нарушить частоту
Монтаж — ближе к разъёму, между линией и землёй:
UART_TX → [резистор] → TVS → GND → MCU
Для I2C защита должна учитывать:
- Open-drain архитектуру
- Слабый pull-up (~4.7kΩ)
- Чувствительность к ёмкости на линии
⚙️ Где применяется
| Интерфейс | Применение |
|---|---|
| UART | Консоль, отладка, внешние устройства |
| I2C | Сенсоры, EEPROM, RTC, дисплеи, PMIC |
| GPIO | Приём сигналов от кнопок, энкодеров и др. |
| RS-232 | Промышленные разъёмы и подключения |
✅ Преимущества
- Защищает от ESD-разрядов до ±15kV (IEC 61000-4-2)
- Повышает надёжность при подключении/отключении устройств
- Снижает риск выхода из строя MCU, SoC, FPGA
❌ Недостатки
- Повышает входную ёмкость интерфейса
- Неправильный подбор TVS может мешать сигналу
- Увеличивает BOM и занимаемое место на плате