PCB board Design di protezione ESD anni di condivisione pratica dell'esperienza

Produttore di perforazione laser Cina

ESD, noto anche come scarica elettrostatica. È noto dalle conoscenze acquisite che l'elettricità statica è un fenomeno naturale, di solito prodotto dal contatto, dall'attrito e dall'induzione tra apparecchi elettrici. È caratterizzato da accumulo a lungo termine e alta tensione (che può generare elettricità statica di diverse migliaia di volt o anche decine di migliaia di volt). ), bassa potenza, bassa corrente e breve durata di azione. Per i prodotti elettronici, se il design dell'ESD non è progettato, spesso causa operazioni instabili o addirittura danni a prodotti elettronici ed elettrici.

Due metodi sono comunemente usati nelle prove di scarica ESD: scarico dei contatti e scarico dell'aria.

Lo scarico del contatto è lo scarico diretto del dispositivo da testare; la scarica d'aria è anche detta scarica indiretta, che è l'accoppiamento di un forte campo magnetico con il circuito di corrente adiacente. La tensione di prova per questi due test è generalmente 2KV-8KV, che è diversa nelle diverse regioni. Pertanto, prima di progettare, dobbiamo prima capire il mercato preso di mira dal prodotto.

I suddetti due casi sono test di base per il corpo umano quando il prodotto elettronico è in contatto con il prodotto elettronico a causa della carica umana o per altri motivi. Il grafico sottostante mostra le statistiche sull'umidità dell'aria per alcune regioni in diversi mesi dell'anno. Lasvegas ha il minimo di umidità durante tutto l'anno, e l'elettronica nella zona presta particolare attenzione alla protezione ESD.

L'umidità varia da luogo a luogo in tutto il mondo, ma allo stesso tempo, in un'area, se l'umidità dell'aria è diversa, l'elettricità statica generata sarà diversa. La seguente tabella riporta i dati raccolti, dai quali si può osservare che l'elettricità statica diventa più grande man mano che l'umidità dell'aria diminuisce. Questo indica anche indirettamente il motivo per cui la scintilla statica generata quando si toglie il maglione è molto grande in inverno nel nord.

Poiché l'elettricità statica è così dannosa, come possiamo proteggerla? Solitamente adottiamo tre passaggi nella progettazione della protezione da elettricità statica: impediamo che la carica esterna possa fluire nel circuito stampato e causare danni; impedire che il campo magnetico esterno danneggi la scheda; prevenire la generazione di campi elettrostatici. Rischio.

Nella progettazione del circuito reale, useremo uno o più dei seguenti metodi per la protezione elettrostatica:

1. Diodo a valanga per protezione elettrostatica

Questo è anche un metodo spesso utilizzato nel design. Un approccio tipico è quello di collegare un diodo a valanga a terra in una linea di segnale critica. Il metodo utilizza la capacità dei diodi a valanga di rispondere rapidamente e ha un bloccaggio stabile, che può consumare l'alta tensione accumulata in un breve periodo di tempo per proteggere la scheda.

2. utilizzo di condensatori ad alta tensione per la protezione del circuito

In genere, questo metodo colloca un condensatore ceramico con una tensione di tenuta di almeno 1,5 KV nella posizione del connettore I / O o del segnale chiave, mentre la linea di collegamento è il più corta possibile per ridurre l'induttanza della linea di collegamento. Se viene utilizzato un condensatore con bassa tensione di isolamento, questo danneggerà il condensatore e perderà la sua protezione.

Immersion Gold produttore porcellana

3, utilizzando perline di ferrite per la protezione del circuito

Le sfere di ferrite possono attenuare bene la corrente elettrostatica e anche sopprimere le radiazioni. Di fronte a due problemi, una perlina di ferrite sarà un'ottima scelta.

4, metodo spark gap

Questo metodo è visto in un materiale costituito da uno strato di micro-cinture in rame, costituito da rame triangolare con estremità appuntite. Il rame triangolare è collegato ad un'estremità alla linea del segnale e l'altro è in rame. Collegato a terra. Quando c'è elettricità statica, viene generata una scarica di punta per consumare energia elettrica.

5, utilizzando il metodo del filtro LC per proteggere il circuito

Il filtro composto da LC può ridurre efficacemente l'elettricità statica ad alta frequenza che entra nel circuito. La reattanza induttiva dell'induttore è molto efficace nel sopprimere l'ESD ad alta frequenza dall'entrare nel circuito e il condensatore scarica a terra l'energia ad alta frequenza dell'ESD. Allo stesso tempo, questo tipo di filtro può anche arrotondare il bordo del segnale con un piccolo effetto RF, e l'aspetto delle prestazioni è ulteriormente migliorato nell'integrità del segnale.

6, scheda multistrato per protezione ESD

La scelta delle schede multistrato è anche un mezzo per prevenire efficacemente l'ESD quando i fondi lo consentono. Nelle schede multistrato, l'ESD viene accoppiato più rapidamente al piano a bassa impedenza a causa di un piano di massa completo vicino alle tracce, proteggendo così i segnali critici.

7. Metodo di protezione della periferia del circuito stampato

Questo metodo di solito traccia tracce attorno al tabellone senza uno strato di saldatura. Collegare la traccia al recinto come consentito dalle condizioni, e notare che la traccia non forma un circuito chiuso, che evita l'introduzione di un'antenna a telaio e introduce maggiori problemi.

8. Protezione del circuito mediante dispositivi CMOS con diodi a morsetto o dispositivi TTL

Questo metodo utilizza il principio di isolamento per la protezione della scheda. Poiché questi dispositivi sono protetti da diodi a morsetto, la complessità del progetto si riduce nella progettazione del circuito reale.

9, più condensatori di disaccoppiamento

Questi condensatori di disaccoppiamento hanno valori ESL e ESR bassi. Per le ESD a bassa frequenza, il condensatore di disaccoppiamento riduce l'area del circuito. A causa dell'effetto ESL, l'elettrolito è indebolito, il che può filtrare meglio l'energia ad alta frequenza. .

Produttore di assemblaggio di PCB Cina

In breve, sebbene l'ESD sia terribile, può persino avere conseguenze gravi. Tuttavia, solo proteggendo l'alimentazione e le linee di segnale sul circuito, è possibile prevenire efficacemente il passaggio della corrente ESD nel PCB. Tra questi, il mio capo ha spesso affermato che "un buon radicamento di una scacchiera è il re". Spero che questa frase possa anche darti l'effetto di rompere il lucernario.