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PCBボードESD保護回路設計経験の共有

2019-03-20 02:12:56
人体、環境、さらには電子機器の内部からの静電気は、部品内部の薄い絶縁層を貫通するなど、繊細な半導体チップにさまざまな損傷を与える可能性があります。 MOSFETおよびCMOS部品のゲートを損傷する。 CMOSデバイスのフリップフロップおよび短絡逆PN接合。短絡順バイアスPN接合。アクティブデバイス内部のウェルドラインまたはアルミワイヤの溶融。静電気放電(ESD)による電子装置の干渉および破壊を排除するために、それらを防止するために様々な技術的手段が必要とされる。




中国PCBメーカー

PCB板の設計では、PCBの反ESD設計は層にすること、適切なレイアウトおよび取付けによって実現することができます。設計プロセスでは、設計変更のほとんどは、予測によるコンポーネントの増減に限定することができます。 PCBレイアウトを調整することによってESDを十分に保護することができます。ここにいくつかの一般的な予防措置があります。


最近、私は電子製品のESD試験をしています。さまざまな製品のテスト結果から、このESDは非常に重要なテストであることがわかりました。ボード設計が良くないと、静電気が発生すると製品が破損したり、コンポーネントが破損することさえあります。損傷。以前はESDが部品を損傷することに気付いただけでしたが、私は電子製品に十分な注意を払うべきではないと思いました。
静電放電とも呼ばれるESD。学んだ知識から、静電気は、電気機器間の接触、摩擦、および誘導によって通常生じる自然現象であることがわかります。それは、長期間の蓄積と高電圧(数千ボルトあるいはさらには数万ボルトの静電気を発生する可能性がある)を特徴としています。 )、低電力、低電流および短時間の動作。電子製品の場合、ESD設計が設計されていないと、動作が不安定になったり、電子製品や電気製品が損傷したりすることがよくあります。


ESD放電試験では、接触放電と空気放電の2つの方法が一般的に使用されています。
接触放電は、テスト対象デバイスの直接放電です。空気放電は間接放電とも呼ばれ、隣接する電流ループへの強い磁界の結合です。これら2つのテストのテスト電圧は通常2KV〜8KVで、地域によって異なります。したがって、設計する前に、まず製品がターゲットとする市場を理解する必要があります。


上記の2つのケースは、人の充電または他の理由で電子製品が電子製品と接触しているときの人体に対する基本的な試験である。下のグラフは、その年のさまざまな月におけるいくつかの地域の空気湿度統計を示しています。写真から分かるように、Lasvegasは年間を通じて湿度が最も低く、その地域の電子機器はESDの保護に特別な注意を払う必要があります。


湿度は世界中で場所によって異なりますが、同時に、ある地域では、空気の湿度が異なると、発生する静電気も異なります。次の表は収集されたデータであり、空気の湿度が下がると静電気が大きくなることがわかります。これはまた、セーターを脱ぐときに発生する静火花が北の冬に非常に大きい理由を間接的に示しています。


静電気はとても有害なので、どうすればそれを保護できますか?静電保護設計を行う場合、通常3つのステップを踏みます。外部電荷が回路基板に流れ込むのを防ぎ、損傷を引き起こす。外部磁界による回路基板の損傷を防止します。静電界による損傷を防ぎます。




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実際の回路設計では、静電気保護のために次の方法の1つまたは複数を使用します。


1.静電保護用アバランシェダイオード
これもデザインでよく使われる方法です。一般的な方法は、重要な信号線でアバランシェダイオードをグランドに接続することです。この方法はアバランシェダイオードの素早い応答能力を利用し、安定したクランピングを実現します。これにより、蓄積された高電圧を短時間で消費してボードを保護できます。


2、回路保護用の高電圧コンデンサを使用
この方法では通常、接続線のインダクタンスを減らすために接続線をできるだけ短くしながら、I / Oコネクタまたはキー信号の位置に1.5KV以上の耐電圧のセラミックコンデンサを配置します。耐電圧の低いコンデンサを使用すると、コンデンサを破損して保護を失います。


3、回路保護用のフェライトビーズを使用
フェライトビーズは、ESD電流を十分に減衰させ、放射を抑えることもできます。 2つの問題に直面したとき、フェライトビーズはとても良い選択になるでしょう。


4、スパークギャップ法
この方法は、尖った端部を有する三角銅からなる銅製のマイクロベルトの層からなる材料に見られる。三角銅は一端が信号線に接続され、もう一端は銅です。地面に接続されています。静電気があると、チップ放電が発生して電気エネルギーを消費します。


5、回路を保護するためにLCフィルタ方式を使用
LCからなるフィルタは、回路に入る高周波静電気を効果的に低減することができる。インダクタの誘導性リアクタンスは、高周波ESDが回路に入るのを抑制するのに非常に優れており、コンデンサはESDの高周波エネルギーをグランドにシャントします。同時に、このタイプのフィルタは小さなRF効果で信号のエッジを丸めることもでき、性能面ではシグナルインテグリティがさらに向上しています。


6のESDの保護のための多層板
多層基板の選択は、資金が許せばESDを効果的に防ぐための手段でもあります。多層基板では、トレースの近くに完全なグランドプレーンがあるため、ESDは低インピーダンスプレーンにより迅速に結合され、重要な信号を保護します。


回路基板の周囲を保護する方法
この方法では通常、はんだ層なしでボードの周囲にトレースを描きます。状況に応じてトレースをエンクロージャに接続し、トレースが閉ループを形成しないことに注意してください。これはループアンテナの導入を避け、より大きな問題を引き起こします。


8.クランプダイオード付きCMOSデバイスまたはTTLデバイスを使用した回路保護
この方法は、ボード保護のために絶縁の原理を利用しています。これらのデバイスはクランプダイオードによって保護されているため、実際の回路設計では設計の複雑さが軽減されます。


9、デカップリングコンデンサ
これらのデカップリングコンデンサはESLとESRの値が低いです。低周波ESDでは、デカップリングコンデンサによってループ面積が減少します。 ESL効果のために、電解質は弱められ、それは高周波エネルギーをより良く除去することができる。 。



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つまり、ESDはひどいものですが、深刻な結果を招くことさえあります。ただし、回路上の電源と信号ラインを保護することによってのみ、ESD電流がPCBに流れ込むのを効果的に防ぐことができます。その中で、私の上司はよく「ボードの良い基礎は王だ」と言った。この文が天窓を壊す効果をもたらすことを願っています。