Statické ochrany společné problémy a řešení

Vícevrstvý výrobce desek plošných spojů v Číně

Rozsah moderních polovodičových zařízení je stále větší a větší a pracovní napětí se snižuje a snižuje, což vede k citlivosti polovodičových zařízení na vnější elektromagnetické rušení. ESD přitahuje stále více pozornosti k rušení způsobenému obvody, poškození součástí, obvodů CMOS a obvodů rozhraní. ESD elektronických zařízení se také začalo psát do národních a mezinárodních norem jako důležitá součást testování elektromagnetické kompatibility.

Elektrostatické příčiny a jejich poškození

Když se statická elektřina protře dvěma látkami s různými dielektrickými konstantami, kladné a záporné polární náboje se akumulují ve dvou specifických tělesech. Když jsou dva objekty v kontaktu, jeden z nich má tendenci přitahovat elektrony, a tak tvoří různé nabíjecí potenciály. V případě lidského těla je statická elektřina vytvářená třením mezi oděvem a pokožkou jednou z hlavních příčin nabíjení lidského těla.

Když je statický zdroj energie v kontaktu s jinými objekty, je zde nábojový tok podle mechanismu neutralizace náboje, který přenáší dostatečný výkon k vyrovnání napětí. Během přenosu vysokorychlostního výkonu se generují potenciální napětí, proudy a elektromagnetická pole. V těžkých případech jsou předměty zničeny. Jedná se o elektrostatický výboj. Je definován v národní normě: Elektrostatický výboj je přenos náboje způsobený těsnou blízkostí nebo přímým kontaktem speciálních elektrostatických potenciálů (GB / T4365-1995), obecně vyjádřených ESD. ESD může způsobit vážné poškození nebo selhání elektronických zařízení.

Elektrostatické poškození zařízení je dominantní i recesivní. Skryté poškození nebylo v té době viditelné, ale zařízení se stalo křehčí a snadno poškozeno v podmínkách přetlaku a vysoké teploty.

Dva hlavní mechanismy poruch ESD jsou: teplo generované proudem ESD způsobuje tepelnou poruchu zařízení; nadměrné napětí indukované ESD způsobuje poruchu izolace. Oba typy poškození se mohou vyskytovat současně v jednom zařízení, například porucha izolace může vyvolat velké proudy, což zase vede k tepelné poruše.

Kromě poškození způsobeného obvodem je elektrostatický výboj také velmi snadný způsobující rušení elektronického obvodu. Existují dva způsoby, jak může elektrostatický výboj rušit elektronické obvody. Jedním z nich je řízené rušení a druhé je vyzařované rušení.

Konstrukce digitálních produktů a jejich ESD problémy

V současné době jsou funkce různých digitálních produktů stále silnější a silnější, zatímco desky jsou stále menší a menší a integrace je stále vyšší a vyšší. Více či méně část rozhraní se používá pro interakci člověk-počítač, takže existuje ESD problém elektrostatického výboje lidského těla. Součástí obecných digitálních produktů, které vyžadují ESD ochranu, jsou: rozhraní USB, rozhraní HDMI, rozhraní IEEE1394, rozhraní antény, rozhraní VGA, rozhraní DVI, obvod tlačítek, karta SIM, sluchátka a další různá rozhraní pro přenos dat.

ESD může způsobit abnormální práci výrobku, pád nebo dokonce poškození a způsobit další bezpečnostní problémy. Před tím, než se výrobek dostane na trh, musí domácí nebo zahraniční inspekční oddělení vyzkoušet ESD a jiné přepětí. Mezi nimi musí kontaktní výboj dosahovat ± 8kV a výstup vzduchu musí dosáhnout ± 15kV, což klade vysoké nároky na konstrukci ESD.

Řízená impedance PCB dodavatel v Číně

ESD řešení problémů a ochrana v digitálních produktech
3.1 Konstrukční provedení výrobku

Pokud je uvolněná statická elektřina považována za povodeň, pak je hlavní řešení podobné regulaci vody, která je „blokující“ a „šetřící“. Pokud výrobek, který navrhujeme, má ideální pouzdro, které je vzduchotěsné, není zde žádná statická elektřina, takže neexistuje žádný statický problém. Skutečné pouzdro má však často mezery v krytu a mnoho z nich má kovové ozdobné kusy, takže je třeba věnovat pozornost.

Nejprve použijte metodu "blokování". Snažte se zvětšit tloušťku skříně, tj. Zvětšit vzdálenost mezi skříní a deskou, nebo zvýšit vzdálenost vzduchové mezery pouzdra o některé ekvivalentní metody, aby se zabránilo nebo výrazně snížila energetická náročnost skříně. ESD.

Díky zdokonalení konstrukce může být zvýšena vzdálenost vzduchové mezery mezi vnějším pláštěm a vnitřním obvodem, takže energie ESD je značně snížena. Jako pravidlo, 8kV ESD typicky rozkládá se na nulu po vzdálenosti 4mm.

Za druhé, pomocí "řídké" metody, může být nastříkána na vnitřní straně skříně pomocí EMI barvy. Barva EMI je elektricky vodivá a může být považována za kovový štít, který umožňuje vedení statické elektřiny na skříni. Pouzdro je pak připojeno k zemi desky plošných spojů (plošných spojů) pro vedení statické elektřiny od země. Kromě prevence statické elektřiny může tato metoda efektivně potlačit rušení EMI. Pokud je dostatek místa, můžete obvod také chránit kovovým krytem, ​​který je pak připojen k GND desky plošných spojů.

Stručně řečeno, existuje mnoho míst, která by měla být vědoma ESD designu bydlení. Prvním krokem je zabránit vstupu ESD do vnitřku skříně a minimalizovat energii vstupující do skříně. Pro ESD vstupující do vnitřku pouzdra, zkuste jej odvrátit od GND a nenechte ho poškodit jiné části obvodu. Buďte opatrní při používání kovových ozdob na skříni, protože to může přinést neočekávané výsledky a vyžaduje zvláštní pozornost.

3.2 Konstrukce plošných spojů výrobku

PCB (Printed Circuit Board) aktuálního produktu je deska s vysokou hustotou, obvykle 4-vrstvá deska. Jak se hustota zvyšuje, trendem je použití desky se 6 vrstvami a její design vždy musí brát v úvahu rovnováhu výkonu a plochy. Na jedné straně, čím větší prostor, tím více prostoru lze umístit na komponenty. Současně, čím širší je šířka čáry a řádkování, výhody pro EMI, audio, ESD a další aspekty. Na druhou stranu, kompaktnost designu digitálního produktu je také trendem a potřebou. Proto je třeba při navrhování najít rovnovážný bod.

Halogen zdarma pcb továrna Čína

Pokud jde o problém ESD, existuje mnoho míst, kde je třeba věnovat pozornost designu, zejména pokud jde o konstrukci vedení GND a rozteč vedení. V některých produktech je velký problém s ESD a vždy neexistuje žádný důvod. Opakovaným výzkumem a experimentováním bylo zjištěno, že se jedná o problém v návrhu desek plošných spojů. Zde je shrnutí bodů, které je třeba uvést v návrhu plošných spojů:

(1) Vzdálenost mezi hranou desky plošného spoje (včetně průchozího otvoru přes hranici) a ostatními vodiči by měla být větší než 0,3 mm;
(2) Okraje desek plošných spojů jsou s výhodou všechny obklopeny stopami GND;
(3) Vzdálenost mezi GND a ostatními vodiči je udržována na 0,2 mm ~ 0,3 mm;
(4) Vzdálenost mezi Vbatem a ostatními vodiči je udržována mezi 0,2 mm a 0,3 mm;
(5) Vzdálenost mezi důležitými řádky, jako je Reset, Hodiny atd., A jinými vodiči by měla být větší než 0,3 mm;
(6) Vzdálenost mezi vysokonapěťovým vedením a druhým vedením je udržována na 0,2 mm až 0,3 mm;
(7) Mezi GND různých vrstev by mělo být co nejvíce průchodů (VIa);
(8) Vyhněte se ostrým rohům ve finální dlažbě. Ostré rohy by měly být co nejhladší.

3.3 Návrh výrobního obvodu

V konstrukci skříně a PCB, po věnování pozornosti ESD problému, bude ESD nevyhnutelně vstupovat do vnitřního obvodu výrobku, zejména následující porty: USB rozhraní, rozhraní HDMI, rozhraní IEEE1394, rozhraní antény, rozhraní VGA, rozhraní DVI , tlačítka obvodu, SIM karty, sluchátka a další typy rozhraní pro přenos dat, tyto porty pravděpodobně zavedou statickou elektřinu z lidského těla do vnitřního obvodu. Proto musí být v těchto portech používána ochranná zařízení ESD.

Elektrostatické ochrany používané v minulosti jsou varistor a TVS zařízení, ale společné nevýhody těchto zařízení jsou, že rychlost odezvy je příliš pomalá, vybíjecí napětí není dostatečně přesné, interelektrodová kapacita je velká, životnost je krátká, Elektrický výkon se zhoršuje v důsledku vícenásobného použití. . Proto je běžný "statický supresor" běžně používán v průmyslu, aby nahradil konvenční statické ochranné zařízení.

"Statický supresor" je profesionální řešení problému statické elektřiny. Jeho vnitřní struktura a pracovní princip jsou více vědecké a profesionální než jiné produkty. Je vyroben z polymerního polymerního materiálu a vnitřní molekuly diamantu jsou uspořádány v pravidelném diskrétním tvaru. Když elektrostatické napětí překročí spouštěcí napětí zařízení, vnitřní molekuly rychle generují výboj typu špička-špička, která v daném okamžiku vypustí statickou elektřinu na zem. Jeho největší vlastností je rychlá odezva (0,5 ns ~ 1 ns), velmi nízká mezelektrodová kapacita (0,05pf ~ 3pf), velmi malý svodový proud (1μA), velmi vhodný pro různou ochranu rozhraní.

Vzhledem k tomu, že statický supresor má mnoho výhod, jako je malý objem (0603, 0402), nepolárnost, rychlá reakční rychlost atd., Podíl použití statických supresorů jako ochranných zařízení v současném designu se zvyšuje, takže věnujte pozornost následujícím body při použití:
1. Umístěte zařízení co nejblíže chráněnému portu;
2. Spojení s GND je co nejkratší;
3. Plocha připojeného GND je co největší.

Problém s ESD je jednou z mnoha důležitých otázek. Existují různé způsoby, jak zabránit poškození obvodu v různých elektronických zařízeních. Vzhledem k malé velikosti a vysoké hustotě digitálních produktů existují v ochraně ESD jedinečné vlastnosti. Díky velkému počtu experimentů se statickým testem je prokázáno, že způsob návrhu tohoto papíru může chránit a vylepšovat produkt, který by byl po vybití ± 2kV mrtvý, a může stále pracovat stabilně za podmínek elektrostatického výboje ± 8kV, který hraje velmi dobrou statickou elektřinu. Ochranný účinek.

S rostoucím využitím elektronických zařízení je design ESD klíčovým zájmem každého konstruktéra a konstruktéra. Neustálým sumarizací a učením již nebudou problémy ESD problémem!