Platine ESD-Schutzschaltung Design Jahre praktischer Erfahrungsaustausch

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ESD, auch als elektrostatische Entladung bekannt. Aus dem Wissen ist bekannt, dass statische Elektrizität ein natürliches Phänomen ist, das normalerweise durch Kontakt, Reibung und Induktion zwischen elektrischen Geräten erzeugt wird. Es zeichnet sich durch langfristige Akkumulation und hohe Spannung aus (die statische Elektrizität von mehreren tausend Volt oder sogar mehreren zehntausend Volt erzeugen kann). ), geringe Leistung, geringer Strom und kurze Wirkungsdauer. Wenn das ESD-Design nicht für elektronische Produkte entwickelt wurde, führt dies häufig zu instabilem Betrieb oder sogar zu Schäden an elektronischen und elektrischen Produkten.

Bei der ESD-Entladungsprüfung werden üblicherweise zwei Methoden verwendet: Kontaktentladung und Luftentladung.

Kontaktentladung ist die direkte Entladung des zu testenden Geräts; Luftentladung wird auch als indirekte Entladung bezeichnet. Hierbei handelt es sich um die Ankopplung eines starken Magnetfelds an die benachbarte Stromschleife. Die Testspannung für diese beiden Tests beträgt im Allgemeinen 2 kV bis 8 kV, was sich in verschiedenen Regionen unterscheidet. Daher müssen wir vor dem Design zunächst den Markt verstehen, auf den das Produkt abzielt.

Bei den beiden oben genannten Fällen handelt es sich um grundlegende Tests für den menschlichen Körper, wenn das elektronische Produkt aufgrund von menschlichem Aufladen oder aus anderen Gründen mit dem elektronischen Produkt in Kontakt steht. Die folgende Tabelle zeigt die Luftfeuchtigkeitsstatistiken für einige Regionen in verschiedenen Monaten des Jahres. Lasvegas hat das ganze Jahr über die geringste Luftfeuchtigkeit und die Elektronik in der Umgebung achtet besonders auf den ESD-Schutz.

Die Luftfeuchtigkeit variiert von Ort zu Ort auf der ganzen Welt. Wenn sich jedoch die Luftfeuchtigkeit unterscheidet, ist die erzeugte statische Elektrizität in einem Bereich unterschiedlich. Die folgende Tabelle enthält die gesammelten Daten, aus denen ersichtlich ist, dass die statische Elektrizität mit abnehmender Luftfeuchtigkeit größer wird. Dies zeigt auch indirekt, warum der statische Funken, der beim Abziehen des Pullovers entsteht, im Winter im Norden sehr groß ist.

Da statische Elektrizität so schädlich ist, wie können wir sie schützen? In der Regel müssen drei Schritte zum Schutz vor statischer Elektrizität unternommen werden: Verhindern Sie, dass externe Ladungen in die Leiterplatte gelangen und Schäden verursachen. Verhindern, dass ein externes Magnetfeld die Leiterplatte beschädigt; verhindert die Erzeugung elektrostatischer Felder. Gefahr.

Beim eigentlichen Schaltungsdesign verwenden wir eine oder mehrere der folgenden Methoden für den elektrostatischen Schutz:

1. Lawinendiode zum elektrostatischen Schutz

Dies ist auch eine Methode, die häufig im Design verwendet wird. Ein typischer Ansatz besteht darin, eine Avalanche-Diode in einer kritischen Signalleitung an Masse anzuschließen. Das Verfahren nutzt die Fähigkeit von Avalanche-Dioden, schnell zu reagieren und verfügt über eine stabile Klemmung, die die angesammelte Hochspannung in kurzer Zeit zum Schutz der Platine verbrauchen kann.

2. Verwendung von Hochspannungskondensatoren zum Schutz der Schaltung

Bei diesem Verfahren wird normalerweise ein Keramikkondensator mit einer Spannungsfestigkeit von mindestens 1,5 kV an der Position des E / A-Steckers oder des Schlüsselsignals angeordnet, während die Verbindungsleitung so kurz wie möglich ist, um die Induktivität der Verbindungsleitung zu verringern. Wenn ein Kondensator mit niedriger Spannungsfestigkeit verwendet wird, wird der Kondensator beschädigt und sein Schutz verloren.

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3, mit Ferritperlen zum Schutz der Schaltung

Ferritperlen können den ESD-Strom gut dämpfen und auch Strahlung unterdrücken. Bei zwei Problemen ist eine Ferritperle eine sehr gute Wahl.

4, Funkenstreckenverfahren

Diese Methode ist in einem Material zu sehen, das aus einer Schicht Mikrobänder aus Kupfer besteht, die aus dreieckigem Kupfer mit spitzen Enden besteht. Das dreieckige Kupfer ist an einem Ende mit der Signalleitung verbunden und das andere ist Kupfer. Mit dem Boden verbunden. Bei statischer Elektrizität wird eine Spitzenentladung erzeugt, um elektrische Energie zu verbrauchen.

5, unter Verwendung der LC-Filtermethode, um die Schaltung zu schützen

Der aus LC bestehende Filter kann effektiv die hochfrequente statische Elektrizität reduzieren, die in die Schaltung eintritt. Die induktive Reaktanz der Induktivität ist sehr gut, um zu verhindern, dass hochfrequente ESD in die Schaltung eintritt, und der Kondensator leitet die hochfrequente Energie der ESD zur Erde ab. Gleichzeitig kann dieser Filtertyp die Flanke des Signals mit einem kleinen HF-Effekt abrunden, und der Leistungsaspekt hat die Signalintegrität weiter verbessert.

6, Mehrschichtplatine für ESD-Schutz

Die Wahl von Multi-Layer-Boards ist auch ein Mittel, um ESD wirksam zu verhindern, wenn die Mittel dies zulassen. Bei Mehrschichtplatinen ist ESD aufgrund einer vollständigen Masseebene in der Nähe der Leiterbahnen schneller an die niederohmige Ebene gekoppelt, wodurch kritische Signale geschützt werden.

7. Verfahren zum Schützen der Peripherie der Leiterplatte

Bei dieser Methode werden normalerweise Spuren ohne Lotschicht um die Platine gezogen. Verbinden Sie die Spur mit dem Gehäuse, wenn die Bedingungen dies zulassen, und beachten Sie, dass die Spur keine geschlossene Schleife bildet, wodurch die Einführung einer Rahmenantenne vermieden und größere Probleme verursacht werden.

8. Stromkreisschutz bei CMOS-Geräten mit Klemmdioden oder TTL-Geräten

Diese Methode nutzt das Isolationsprinzip zum Schutz der Platine. Da diese Geräte durch Klemmdioden geschützt sind, wird der Konstruktionsaufwand im tatsächlichen Schaltungsdesign reduziert.

9, mehr Entkopplungskondensatoren

Diese Entkopplungskondensatoren haben niedrige ESL- und ESR-Werte. Bei niederfrequenter ESD reduziert der Entkopplungskondensator den Schleifenbereich. Durch den ESL-Effekt wird der Elektrolyt geschwächt, wodurch Hochfrequenzenergie besser herausgefiltert werden kann. .

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Kurz gesagt, obwohl ESD schrecklich ist, kann dies sogar schwerwiegende Folgen haben. Nur durch den Schutz der Stromversorgungs- und Signalleitungen in der Schaltung ist es jedoch möglich, effektiv zu verhindern, dass ESD-Strom in die Leiterplatte fließt. Mein Chef sagte oft, dass "eine gute Grundierung eines Boards König ist". Ich hoffe, dieser Satz kann auch die Wirkung haben, das Oberlicht zu durchbrechen.