Conception de circuit de protection ESD sur carte de circuit imprimé années de partage d'expérie

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ESD, également connu sous le nom de décharge électrostatique. Les connaissances acquises montrent que l’électricité statique est un phénomène naturel, généralement produit par contact, friction et induction entre appareils électriques. Il se caractérise par une accumulation à long terme et une tension élevée (pouvant générer de l’électricité statique de plusieurs milliers de volts, voire des dizaines de milliers de volts). ), faible puissance, faible courant et courte durée d’action. Pour les produits électroniques, si la conception ESD n’est pas conçue, cela entraîne souvent un fonctionnement instable, voire des dommages aux produits électroniques et électriques.

Deux méthodes sont couramment utilisées dans les tests de décharge ESD: la décharge par contact et la décharge dans l'air.

La décharge par contact est la décharge directe de l'appareil à tester; la décharge d'air est également appelée décharge indirecte, qui est le couplage d'un champ magnétique puissant à la boucle de courant adjacente. La tension de test pour ces deux tests est généralement de 2KV-8KV, ce qui est différent dans différentes régions. Par conséquent, avant de concevoir, nous devons d'abord comprendre le marché ciblé par le produit.

Les deux cas ci-dessus sont des tests de base pour le corps humain lorsque le produit électronique est en contact avec le produit électronique pour des raisons de charge humaine ou pour d'autres raisons. Le graphique ci-dessous montre les statistiques d'humidité de l'air pour certaines régions au cours de différents mois de l'année. Lasvegas a le moins d'humidité de l'année et les appareils électroniques de la région accordent une attention particulière à la protection contre les décharges électrostatiques.

L’humidité varie d’un endroit à l’autre dans le monde, mais simultanément, si l’humidité de l’air est différente, l’électricité statique générée sera différente. Le tableau suivant présente les données collectées, à partir desquelles on peut voir que l’électricité statique devient plus importante à mesure que l’humidité de l’air diminue. Cela indique aussi indirectement la raison pour laquelle l’étincelle statique générée lors du décollage du chandail est très importante en hiver dans le nord.

Puisque l’électricité statique est si nocive, comment pouvons-nous la protéger? Nous prenons généralement trois mesures pour concevoir une protection contre l’électricité statique: éviter que des charges externes ne pénètrent dans le circuit imprimé et causent des dommages; empêcher le champ magnétique externe d'endommager le circuit imprimé; empêcher la génération de champ électrostatique. Danger.

Dans la conception même du circuit, nous utiliserons une ou plusieurs des méthodes suivantes pour la protection électrostatique:

1. Diode à avalanche pour la protection électrostatique

C'est aussi une méthode souvent utilisée dans la conception. Une approche typique consiste à connecter une diode à avalanche au sol dans une ligne de signal critique. Le procédé utilise la capacité des diodes à avalanche à réagir rapidement et offre un blocage stable, qui peut consommer la haute tension accumulée en une courte période de temps pour protéger la carte.

2. utilisant des condensateurs à haute tension pour la protection des circuits

Cette méthode place généralement un condensateur céramique avec une tension de maintien d'au moins 1,5 kV à la position du connecteur d'E / S ou du signal de touche, tandis que la ligne de connexion est aussi courte que possible pour réduire l'inductance de la ligne de connexion. Si un condensateur avec une tension de tenue faible est utilisé, il sera endommagé et la protection perdue.

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3, en utilisant des perles de ferrite pour la protection de circuit

Les billes de ferrite peuvent bien atténuer le courant de décharge électrostatique et également supprimer les radiations. Face à deux problèmes, une perle de ferrite sera un très bon choix.

4, méthode éclateur

Cette méthode s’observe dans un matériau constitué d’une couche de micro-courroies en cuivre constituée de cuivre triangulaire à extrémités pointues. Le cuivre triangulaire est connecté à une extrémité à la ligne de signal et l’autre est en cuivre. Connecté à la terre. Lorsqu'il y a de l'électricité statique, une décharge d'extrémité est générée pour consommer de l'énergie électrique.

5, utilisant la méthode du filtre LC pour protéger le circuit

Le filtre composé de LC peut réduire efficacement l’électricité statique haute fréquence entrant dans le circuit. La réactance inductive de l'inducteur empêche très bien l'ESD haute fréquence de pénétrer dans le circuit, et le condensateur shunte l'énergie haute fréquence de l'ESD au sol. Dans le même temps, ce type de filtre peut également contourner le bord du signal avec un faible effet RF et l'aspect performance a encore été amélioré en termes d'intégrité du signal.

6, panneau multicouche pour la protection ESD

Le choix de panneaux multicouches est également un moyen de prévenir efficacement l’EDD lorsque les fonds le permettent. Dans les cartes multicouches, les décharges électrostatiques (ESD) sont plus rapidement couplées au plan à faible impédance en raison de la présence d'un plan de masse complet à proximité des traces, protégeant ainsi les signaux critiques.

7. Méthode de protection de la périphérie du circuit imprimé

Cette méthode trace généralement des traces autour de la carte sans couche de soudure. Connectez la trace à l'enceinte lorsque les conditions le permettent et notez que la trace ne forme pas de boucle fermée, ce qui évite l'introduction d'une antenne cadre et crée des problèmes plus importants.

8. Protection des circuits avec des dispositifs CMOS à diodes de serrage ou des dispositifs TTL

Cette méthode utilise le principe de l'isolement pour la protection de la carte. Du fait que ces dispositifs sont protégés par des diodes à pince, la conception du circuit est moins complexe.

9, plus de condensateurs de découplage

Ces condensateurs de découplage ont des valeurs ESL et ESR faibles. Pour les ESD basse fréquence, le condensateur de découplage réduit la zone de boucle. En raison de l'effet ESL, l'électrolyte est affaibli, ce qui permet de mieux filtrer l'énergie haute fréquence. .

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En bref, bien que l’EDD soit terrible, elle peut même avoir de graves conséquences. Cependant, ce n'est qu'en protégeant l'alimentation et les lignes de signal sur le circuit qu'il est possible d'empêcher efficacement le courant de décharge électrostatique de circuler dans le circuit imprimé. Parmi eux, mon patron a souvent dit qu '"une bonne base d'un conseil d'administration est roi". J'espère que cette phrase pourra également vous apporter l'effet de casser la lucarne.